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• Sunilda Nieto

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Laboratorio Virtual de Física: Electricidad y Magnetismo LÍNEAS EQUIPOTENCIALES (Parte 2)

Objetivo general: Encontrar la ecuación matemática de las líneas equipotenciales asociadas a configuraciones de cargas eléctricas puntuales.

Objetivos específicos: 1. Determinar una familia de líneas equipotenciales a partir de mediciones de la diferencia de potencial. 2. Correlacionar las mediciones con la ecuación matemática en un plano, para las líneas equipotenciales

Simulaciones 1. https://phet.colorado.edu/sims/html/charges-and-fields/latest/charges-andfields_es.html

PARTE 1: Ecuación en el plano de familias de líneas equipotenciales

1. Encuentre la ecuación en el plano de la familia de líneas equipotenciales de un dipolo eléctrico, constituido por cargas eléctricas de +1 nC y -1 nC, separadas 450 cm. Calcule las familias para 5V, 10V y 20V, y esos mismo valores pero negativos. La distancia se mide con respecto a la carga negativa, la cual es el origen de coordenadas. Tenga en cuenta la ecuación:

𝑉=

𝑘𝑞! 𝑘𝑞" + 𝑟! 𝑟"

2. Use el simulador de PHET para ubicar 5 puntos de la línea equipotencial de V=5V. Repita el procedimiento para 10V, 20V, y los mismos valores negativos. Anote los resultados en las tablas 1 a 6.

Laboratorio Virtual de Física: Electricidad y Magnetismo Tabla 1. Puntos para 5 V X Y Tabla 2. Puntos para 10 V X Y Tabla 3. Puntos para 20 V X Y Tabla 4. Puntos para -5 V X Y Tabla 5. Puntos para -10 V X Y Tabla 6. Puntos para -20 V X Y

3. Grafique en un solo plano la familia de la línea equipotencial de 5V, junto con los puntos experimentales de la tabla 1. Repita este proceso para las familias 10V y 20V, -5V, -10V y -20V. ¿Los puntos experimentales se encuentran cerca a las curvas teóricas? 4. Para cada valor de x en la tabla 1, calcule el correspondiente valor de y usando la familia obtenida en el punto 1. Repita el procedimiento para las tablas 2 a 6. Anote los resultados en las tablas 7 a 12. Tabla 7. Puntos para 5 V

X Y calculado Tabla 8. Puntos para 10 V X Y calculado Tabla 9. Puntos para 20 V X Y calculado Tabla 10. Puntos para -5 V X Y calculado Tabla 11. Puntos para -10 V X Y calculado Tabla 12. Puntos para -20 V X Y calculado 5. Calcule cada porcentaje de error para línea equipotencial de 5V, tomando como base los valores de Y medido (Experimental) y Y calculado (Teórico). Halle el promedio de los porcentajes de error. Repita el procedimiento para las demás líneas equipotenciales de la familia.

Laboratorio Virtual de Física: Electricidad y Magnetismo PARTE 2: Líneas equipotenciales de placas paralelas

6. Use el simulador de PHET para armar la configuración de la figura:

7. Dibuje la línea equipotencial de V=0V. Repita el procedimiento 50V, 100V, -50V, 100V. Muestre todas las líneas en mismo gráfico. ¿Qué apariencia tienen las líneas equipotenciales entre las placas? 8. Reduzca la distancia entre las placas a la mitad, y repita el punto anterior. ¿Qué apariencia tienen las líneas equipotenciales entre las placas? ¿Qué apariencia tienen las líneas equipotenciales entre las placas? ¿Cómo explica este fenómeno? 9. ¿En qué condiciones una placa puede considerarse infinitamente larga? Si observa las líneas de campo, y las compara con las líneas equipotenciales, ¿qué relación guardan entre sí?