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CRISTIAN PUENTES - T00060458 EIDER ARROYO -T00060574 SANTIAGO DIAZ -T00060467 YERSON FERIA -T00060404 Universidad Tecnológica de Bolívar Cartagena Colombia

LABORATORIO DE FISICA II PREINFORME #3 SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES Y LÍNEAS DE CAMPO ELÉCTRICO

PROFESOR: ENRIQUE VANEGAS CASADIEGO

DE: CRISTIAN PUENTES - T00060458 EIDER ARROYO - T00060574 SANTIAGO DIAZ - T00060467 YERSON FERIA - T00060404 GRUPO: H3 – 1409 SUBGRUPO: B

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE BOLIVAR

CARTAGENA DE INDIAS

14 / 09 / 2020

CRISTIAN PUENTES - T00060458 EIDER ARROYO -T00060574 SANTIAGO DIAZ -T00060467 YERSON FERIA -T00060404 Universidad Tecnológica de Bolívar Cartagena Colombia

MARCO TEÓRICO: Superficies equipotenciales Las superficies equipotenciales son aquellas en las que el potencial toma un valor constante. Por ejemplo, las superficies equipotenciales creadas por cargas puntuales son esferas concéntricas centradas en la carga, como se deduce de la definición de potencial Dada una configuración de cargas eléctricas distribuidas sobre un conductor existen conjuntos de puntos que están a un mismo potencial. Estos conjuntos de puntos conforman superficies denominadas superficies equipotenciales. Si se conocen las superficies equipotenciales de una configuración de cargas dada es posible hallar, a partir de ellas, las líneas del campo eléctrico generadas por la configuración. La diferencia de potencial entre dos puntos a y b se define por la expresión:

(1) Esta cantidad también recibe el nombre de “voltaje” entre los puntos a y b. La Ecuación (1) sólo permite encontrar la diferencia de potencial entre dos puntos, más no los valores individuales Va o Vb. Afortunadamente, en electricidad casi siempre es más importante saber la diferencia de potencial entre dos puntos que el potencial en cada punto. Así, es usual asignar el valor de referencia cero al potencial de un punto arbitrario (generalmente la tierra) y se miden los potenciales de otros puntos respecto al punto escogido como referencia. • Toda carga puntual al interaccionar con otras cargas o con el mismo espacio que la rodea, crea un campo eléctrico que es una magnitud vectorial que depende directamente de la magnitud de la carga fuente e inversamente del cuadrado de la distancia entre dicha carga y la carga prueba. • Cuando más de una carga interacciona en un campo eléctrico y actúa como carga fuente respecto a una carga prueba común, y se desea medir el campo eléctrico ejercido sobre esta última se debe determinar el campo eléctrico que cada carga fuente ejerce individualmente sobre la carga prueba y el campo total será representado por la suma vectorial de los campos independientes. • El campo eléctrico se puede representar gráficamente por medio de líneas llamadas líneas de campo, las cuales son líneas de fuerza imaginarias tangentes al campo eléctrico que representan la trayectoria de las cargas, estas cumplen las siguientes propiedades: siempre se originan en las cargas positivas y se dirigen a las cargas negativas; el número de líneas es proporcional a la magnitud de las cargas; no existe

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intersección entre ellas y su densidad o separación es proporcional a la magnitud del campo. 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. Las propiedades de las superficies equipotenciales se pueden resumir en: • Las líneas de campo eléctrico son, en cada punto, perpendiculares a las superficies equipotenciales y se dirigen hacia donde el potencial disminuye. • El trabajo para desplazar una carga entre dos puntos de una misma superficie equipotencial es nulo. Dos superficies equipotenciales no se pueden cortar.

MATERIALES • 4 hojas de papel de mediana conductividad con electrodos dibujados con tinta conductora. • Multímetro digital con sus respectivas sondas. • Fuente de DC. • 4 hojas de papel milimétrico. PROCEDIMIENTO

1. Ajuste un voltaje de 10V en la salida D.C. del panel de fuentes 2. Arme el montaje tal como lo indica la figura 1. Coloque el polo positivo y el negativo tal como lo indica la figura 3, teniendo en cuenta cada configuración de electrodos. 3. Establezca un sistema de coordenadas cartesianas sobre el papel tomando un punto cualquiera sobre la intersección de dos líneas. No realice ninguna marca sobre el papel.

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RESPUESTAS A PREGUNTAS

1. ¿Qué son superficies equipotenciales? Las superficies equipotenciales son aquellas en las que todos sus puntos tienen el mismo potencial. Las líneas de fuerza son líneas tangentes en todos sus puntos al vector intensidad de campo. Las superficies equipotenciales y las líneas de fuerza son perpendiculares entre sí. 2. ¿Cómo se calcula el campo eléctrico estático en un punto del espacio a partir del valor del potencial en ese punto? El potencial eléctrico en un punto del espacio es una magnitud escalar que nos permite obtener una medida del campo eléctrico en dicho punto a través de la energía potencial electrostática que adquiriría una carga si la situásemos en ese punto. El potencial eléctrico en un punto del espacio de un campo eléctrico es la energía potencial eléctrica que adquiere una unidad de carga positiva situada en dicho punto. I donde: • V es el potencial eléctrico en un punto del campo eléctrico. Su unidad en el S.I. es el julio por culombio (J/C) que en honor a Alessandro Volta recibe el nombre de Voltio. • Ep es la energía potencial eléctrica que adquiere una carga testigo positiva q' al situarla en ese punto.

3.¿Por qué las líneas de campo eléctrico que pasan por una superficie equipotencial deben ser perpendiculares a la superficie? cuando una carga se mueve sobre una superficie equipotencial la fuerza electrostática no realiza trabajo, puesto que la ΔV es nula y 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. Las propiedades de las superficies equipotenciales se pueden resumir en: o Las líneas de campo eléctrico son, en cada punto, perpendiculares a las superficies equipotenciales y se dirigen hacia donde el potencial disminuye. o El trabajo para desplazar una carga entre dos puntos de una misma superficie equipotencial es nulo. o Dos superficies equipotenciales no se pueden cortar.

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4. Consultar cómo son las líneas de campo para las diferentes configuraciones mostradas en la figura3. a) Las líneas del campo son horizontales

b) Las líneas de campo van hacia todas direcciones y también se cruzan.

c) Las líneas de campo se repelen en ciertos puntos

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BIBLIOGRAFIA ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Serway; Física Tomo II. Sears-Zemansky -Young; Física Universitaria. https://www.fisicalab.com/apartado/potencial-electrico-punto#superficies-equipotenciales http://www2.montes.upm.es/dptos/digfa/cfisica/electro/potencial.html http://www2.montes.upm.es/dptos/digfa/cfisica/electro/potencial.html#:~:text=Las%20sup erficies%20equipotenciales%20son%20aquellas,potencial%20toma%20un%20valor%20 constante.&text=Las%20propiedades%20de%20las%20superficies,hacia%20donde%20e l%20potencial%20disminuye.