Superficies Equipotenciales

SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES

1. OBJETIVOS:

1.1 Objetivo general

* Analizar las líneas de campo eléctrico en una región perturbada por dos electrodos, obtenidas a partir del trazo de las líneas equipotenciales.

1.2 Objetivos específicos

* Mostrar y trazar experimentalmente las superficies equipotenciales.

* Describir cualitativamente las superficiesequipotenciales.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO:

En esta actividad investigaremos las configuraciones de las superficies equipotenciales. Estas superficies serán utilizadas para deducir conclusiones relacionadas con los campos eléctricos asociadas con dichas distribuciones.
2.1. Superficies Equipotenciales:

Una superficie equipotencial es el lugar geométrico de los puntos de un campoescalar en los cuales el “potencial de campo” o valor numérico de la función que representa el campo es constante, es decir, tiene el mismo valor para todos sus puntos. Las superficies equipotenciales pueden calcularse empleando la ecuación de “Poisson”.

Debido a esto, cuando una partícula se mueve a lo largo de una superficie equipotencial las fuerzas eléctricas no realizan trabajoalguno. Al igual que las líneas de campo sirven para visualizar el campo, las superficies equipotenciales son útiles para visualizar el comportamiento espacial del potencial. Cabe destacar que las superficies equipotenciales son perpendiculares a las líneas de fuerza del campo eléctrico en todos los puntos.

El caso más sencillo puede ser el de un campo gravitatorio en el que hay una masapuntual: las superficies equipotenciales son esferas concéntricas alrededor de dicho punto. El trabajo realizado por esa masa siendo el potencial constante, será pues, por definición, cero.

Cuando el campo potencial se restringe a un plano, la intersección de las superficies equipotenciales con dicho plano se llama líneas equipotenciales.

La figura muestra las superficies equipotenciales y laslíneas de campo en el exterior de una esfera uniformemente cargada.

Figura 1: Superficies equipotenciales de una esfera uniformemente cargada.

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Como se sabe:
V=q4.π.ε0.r …(1)
de forma que | es constante si | es constante, | y las superficies | equipotenciales son | superficies |
esféricas concéntricas con la esfera carga. | | | |

Sabemosya que en un campos uniforme las superficies equipotenciales son planos paralelos entre si y perpendiculares a la dirección del campo Esta figura nos muestra el corte de placas plano-paralelas cargadas donde el campo E es uniforme, junto con las líneas de campo y las superficies equipotenciales entre las placas.

Figura 2: Superficies equipotenciales de placas plano paralelas.

En lasfiguras anteriores las líneas de campo son perpendiculares a superficies equipotenciales que cruzan. Esto debe ocurrir siempre, porque si tuvieran una componente tangencial a una de las superficies equipotenciales cuando una partícula cargada se moviese sobre dicha superficie la fuerza eléctrica realizaría un trabajo, y por lo tanto E no puede tener una componente tangencial a una superficieequipotencial. En cada punto E debe ser perpendicular a la correspondiente superficie equipotencial.

3. MATERIALES E INSTRUMENTOS: | | |
 Fuente de alimentación de CC de 10V Fig.2.1 |  | Cables de conexión Fig.2.5 |
 | Papel milimetrado tamaño A4 Fig.2.2 |  | Electrodos (cables) Fig.2.6 |
 | Recipiente de vidrio Fig.2.3 |  | Multímetro “Fluke” Fig.2.7 |
 | Aguapotable con sal Fig.2.4 | | |

Fig.2.1 Fuente de alimentación Fig.2.2 Papel milimetrado

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Fig.2.3 Recipiente de vidrio Fig.2.4 Agua potable con sal



Fig.2.5 Cables de conexión Fig.2.6 Electrodos...