superficies equipotenciales

Superficies equipotenciales y líneas de campo eléctrico


Universidad del Atlantico


1. Introducción
Los campos de fuerza pueden actuar a través del espacio produciendo algún efecto e incluso cuando no exista contacto físico entre los objetos. Podemos decir entonces que existe un campo eléctrico en la región del espacio que rodea a un objeto cargado o para ser mas específicos el campoeléctrico (E) en un punto del espacio se define como la fuerza eléctrica F, que actúa sobre una carga de prueba positiva q0 colocada en dicho punto, dividida entre la magnitud de la carga de prueba.



Donde E es el campo producido por alguna carga externa de prueba y va en dirección de la fuerza que experimenta una carga de prueba positiva cuando se coloca en el campo. De igual forma podemosdecir que un campo eléctrico existe en un punto si una carga de prueba en reposo situada en ese punto experimenta una fuerza eléctrica y el campo eléctrico total debido a un grupo descargas es igual al vector suma de los campos eléctricos de las cargas individuales.
Ahora bien, una descripción grafica y cualitativa del campo eléctrico puede darse en términos de las líneas de campo de campoeléctrico las cuales indican la trayectoria que seguirán las partículas positivas si se las abandonase libremente a la influencia de las fuerzas del campo. El campo eléctrico será un vector tangente a la línea de fuerza en cualquier punto considerado. Podemos relacionar las líneas de campo eléctrico con el campo eléctrico teniendo en cuenta las siguientes propiedades.
El vector de campo eléctrico E estangente a la línea del campo eléctrico en cada punto.
El número de líneas por unidad de área a través de una superficie perpendicular a las líneas es proporcional a la magnitud del campo eléctrico en esa región. Así, E es mas grande cuando las líneas de campo están próximas entre si y es pequeña cuando están apartadas.
Las líneas están mas próximas conforme se van acercando a la carga, estoindica que la intensidad del campo aumenta conforme se mueve hacia la carga fuente
Las líneas de campo eléctrico que representan el campo debido a una carga puntual negativa están dirigidas hacia la carga. En cualquier caso las líneas están a lo largo de la dirección radial y en todas partes se extienden hacia el infinito. De igual forma para dibujar líneas de campo debemos tener en cuenta lassiguientes recomendaciones (ver Figura 1):
Las líneas deben empezar en una carga positiva y terminar en una carga negativa.
El numero de líneas dibujadas saliendo de una carga positiva o aproximándose a una carga negativa es proporcional a la magnitud de la carga.
Ninguna línea de campo debe cruzarse.


Fig. 1. Trazado de las líneas de campo eléctrico para dos cargas de signos contrarios.Ahora, el campo eléctrico y el trazado de líneas de campo eléctrico esta relacionado íntimamente con el concepto de Potencial Eléctrico, el cual es comúnmente por ser la energía potencial eléctrica (U) por cada unidad de carga (q0), el cual definimos de forma matemática en la ecuación (2).



Este potencial eléctrico también posee su descripción grafica, el cual se da en forma de superficiesequipotenciales, alrededor de la carga que genera dichas superficies y también un campo eléctrico. Las superficies son de la forma de la carga en cuestión y el vector campo eléctrico siempre será perpendicular a estas (ver Figura 2). Dada por la ecuación (3), de la cual su unidad de medida es el Voltio (V).


Fig. 2. representación de líneas de campo y superficies equipotenciales, donde se observaque son perpendiculares entre las dos.

Para las superficies equipotenciales, se cumple que todo punto sobre dicha superficie, el potencial eléctrico es constante (de ahí viene el prefijo equi-), su cambio de potencial es cero.
Asimismo, si la carga q0 es positiva, el potencial disminuye en la dirección a la cual se dirige el campo eléctrico, y en los casos contrarios, en donde q0 es...