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• Andres Sebastian Fernandez Florez

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LABORATORIO DE FISICA ELECTROMAGNÉTICA SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES

RICHARD ALEXANDER ACEVEDO RAMIREZ -1151488 ANGIE ANDREA BAYONA VILLABONA - 1151549 JORGE ANDRÉS MOJICA VILLAMIZAR - 1151483 NAZLY CARDENAS COTE - 1161414

PRESENTADO A: JHON JAIRO SOLARTE DOCENTE

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER SAN JOSÉ DE CÚCUTA FISICA ELECTROMAGNÉTICA TECER SEMESTRE 2017

1. RESUMEN

Por medio del siguiente informe se relaciona el contenido correspondiente al laboratorio de “Superficies Equipotenciales”, en donde se encuentran detalladamente relacionados los procedimientos y operaciones de los experimentos realizados en clase, junto con las tablas de registro de datos (información) y la teoría correspondiente. Las superficies equipotenciales corresponden al área de referencia en los que se encuentran las cargas o potencial eléctrico en un determinado momento. Imaginariamente, en las superficies equipotenciales existen unas líneas de carga que tienen la característica de ser perpendiculares a las superficies, es decir, que forman un ángulo recto de 90° en cualquiera de sus puntos. Éstos fenómenos eléctricos tienen un lugar de propagación adecuado para dejar surtir sus efectos y características, llamado campo eléctrico, el cual, cumple con las condiciones necesarias para poder generar, permitir y producir los experimentos en materia de electricidad.

Experimentalmente, en el laboratorio se puede comprobar las dos partes del conocimiento, tanto la parte teórica como la parte práctica, en donde en un conjunto de procedimientos, operaciones y experimentos eléctricos, se detallan los efectos y las características que epistemológicamente, la teoría especifica.

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2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL

Determinar las líneas de campo eléctrico y de potencial electrostático producidas por diferentes distribuciones de carga eléctrica.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS



Observar experimentalmente la formación de líneas equipotenciales para diversas distribuciones de carga (electrodos).



Dibujar las líneas de campo eléctrico entre los electrodos y comprobar que ellas son mutuamente ortogonales con las líneas equipotenciales.



Establecer las características generales que poseen las líneas de campo y las líneas equipotenciales para un conjunto de electrodos dados.

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3. MARCO TEORICO

3.1 SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES

Las superficies equipotenciales son aquellas en las que el potencial toma un valor constante. El caso más sencillo puede ser el de un campo gravitatorio en el que hay una masa puntual: 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 llaman líneas equipotenciales. Una carga eléctrica puntual q (carga de prueba) tiene, en presencia de otra carga q1 (carga fuente), una energía potencial electrostática. De modo semejante a la relación que se establece entre la fuerza y el campo eléctrico, se puede definir una magnitud escalar, potencial eléctrico (V) que tenga en cuenta la perturbación que la carga fuente q1 produce en un punto del espacio, de manera que cuando se sitúa en ese punto la carga de prueba, el sistema adquiere una energía potencial. El potencial depende sólo de la carga fuente y sus unidades en el Sistema Internacional son los voltios (V). las cargas de prueba positivas se mueven hacia donde el potencial eléctrico disminuye y las cargas de prueba negativas se mueven hacia donde el potencial aumenta.

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Por otra parte, para que el trabajo realizado por una fuerza sea nulo, ésta debe ser perpendicular al desplazamiento, por lo que el campo eléctrico (paralelo a la fuerza) es siempre perpendicular a las superficies equipotenciales. En la figura anterior (a) se observa que en el desplazamiento sobre la superficie equipotencial desde el punto A hasta el B el campo eléctrico es perpendicular al desplazamiento. En la actualidad, y con el empleo cada vez más generalizado de ordenadores con altas prestaciones gráficas, se emplea una representación alternativa como son los mapas de color, que consisten en una representación del espacio en el cual cada superficie equipotencial tiene un determinado color, o bien a medida que va aumentando el potencial la tonalidad va aumentando desde el blanco hasta un cierto color (rojo, por ejemplo) y a medida que el potencial es más negativo aumenta de tonalidad hasta otro color diferente (azul). De este modo se obtiene una representación que ofrece la posibilidad de visualizar inmediatamente los valores del potencial electrostático en la zona analizada.

3.2 PROPIEDADES DE LAS SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES

Las propiedades de las superficies equipotenciales se pueden resumir en: 1) Las líneas de campo eléctrico son, en cada punto, perpendiculares a las superficies equipotenciales y se dirigen hacia donde el potencial disminuye. 2) El trabajo para desplazar una carga entre dos puntos de una misma superficie equipotencial es nulo. 3) Dos superficies equipotenciales no se pueden cortar.

3.3 LINEAS EQUIPOTENCIALES

Las líneas equipotenciales son como las líneas de contorno de un mapa que tuviera trazada las líneas de igual altitud. En este caso la "altitud" es el potencial eléctrico o voltaje. Las líneas equipotenciales son siempre perpendiculares al campo eléctrico. En tres dimensiones esas líneas forman superficies equipotenciales. El movimiento a lo largo de una superficie equipotencial, no realiza trabajo, porque ese movimiento es siempre perpendicular al campo eléctrico. 5

3.3.1 LINEAS EQUIPOTENCIALES: CAMPO CONSTANTE

En las placas conductoras como las de los condensadores, las líneas del campo eléctrico son perpendiculares a las placas y las líneas equipotenciales son paralelas a las placas.

3.3.2 LINEAS EQUIPOTENCIALES: CAMPO CONSTANTE

El potencial eléctrico de una carga puntual está dado por

de modo que el radio r determina el potencial. Por lo tanto, las líneas equipotenciales son círculos y la superficie de una esfera centrada sobre la carga es una superficie equipotencial. Las líneas discontinuas ilustran la escala del voltaje a iguales incrementos. Con incrementos lineales de r las líneas equipotenciales se van separando cada vez más.

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3.3.3 LINEAS EQUIPOTENCIALES: DIPOLO

El potencial eléctrico de un dipolo muestra una simetría especular sobre el punto central del dipolo. En todos los lugares siempre son perpendiculares a las líneas de campo eléctrico.

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4. PROCESAMIENTO DE DATOS

Para cada configuración de electrodos.

1) Una con una línea continua el conjunto de puntos correspondientes a cada voltaje, indicando sobre cada línea el valor del potencial correspondiente. ¿Qué puede concluir?

Solución:

2) Sobre el mismo diagrama, dibuje las líneas de campo correspondientes a esta configuración. ¿Qué puede concluir?

Solución:

3) ¿Por qué las líneas de campo no se cortan? Explique.

Solución:

4) ¿Qué relación geométrica hay entre na línea equipotencial y una línea de campo eléctrico en los puntos en que ambas líneas se cruzan?

Solución:

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5. CONCLUSIONES



Las superficies equipotenciales son representadas gráficamente por líneas imaginarias concéntricas que son perpendiculares a las líneas de campo eléctrico.



Experimentalmente, las líneas de campo eléctrico en un determinado punto marcan aproximadamente el mismo voltaje en la dirección de la línea en donde se empezó a tomar el voltaje.



Las líneas de campo que se miden a cierta distancia del centro de un aro, marcan el mismo voltaje en cualquier otro punto siempre y cuando, se tenga en cuenta la misma distancia que existe entre el centro y la superficie equipotencial o línea imaginaria de radio r.



El agua es un elemento conductor de electricidad, la cual, fue de gran utilidad en los experimentos realizados en el laboratorio.

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