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Laboratorio de Técnicas Experimentales II - 2º Física
Laboratorio L2 - Electromagnetismo
Práctica L2-2
Campos y potenciales eléctricos.
Objetivo
1. Determinación de las configuraciones de campo eléctrico y de potencial electrostático producidas
por diferentes distribuciones de carga eléctrica.
Material
Fuente de alimentación (10 V/100 mA.), multímetro digital, mesa de metacrilato con taladros, juego de de
piezas de cobre, papel conductor, juego de tuercas y tornillos, cables y pinzas de conexión.
Campos y potenciales eléctricos
Introducción:
La ecuación fundamental del campo electrostático en un medio dieléctrico homogéneo e isótropo y en una
región libre de carga es ∇ V = 0 .
La ecuación fundamental del campo espacial de corrientes en un medio conductor homogéneo e isótropo y
2
en una región donde no existen fuerzas electromotrices es
∇ 2V = 0 .
Existe, pues, una analogía formal entre ambos campos. Como consecuencia, las líneas de fuerza y
superficies equipotenciales del campo electrostático que resultaría de mantener a potenciales
determinados un conjunto de puntos de un medio dieléctrico son iguales a las lineas de corrientes y
superficies equipotenciales que resultan, en un medio conductor, al mantener los mismos potenciales en
un conjunto de puntos con la misma geometría que la anterior.
La trazadora analógica permite, aprovechando esta circunstancia, obtener gráficamente la distribución
geométrica de un gran número de campos electrostáticos.
Experimento:
Se deben estudiar dos de las configuraciones mostradas en la figura 1.
Sujetar los electrodos metálicos a la mesa de metacrilato (los electrodos son piezas de cobre con la
geometría adecuada para cada configuración, ver figura 1). El papel conductor debe colocarse entre los
electrodos y la mesa. Con ayuda del juego de tuercas y tornillos, asegurar un buen contacto entre los
electrodos y el papel conductor. Mediante la fuente de tensión, establecer una diferencia de potencial de 10
V entre los dos electrodos metálicos, poniendo uno de ellos, que se toma como origen de potenciales, a
potencial cero (tierra). Para ello, conectar la fuente de alimentación a los electrodos mediante las pinzas de
conexión (un buen contacto eléctrico se consigue fácilmente conectando las pinzas a la parte inferior de los
tornillos que sujetan los electrodos).
Con el multímetro digital, medir el potencial al que se encuentran los puntos de la superficie del papel
respecto del origen de potenciales. Todos los puntos que se encuentran al mismo potencial forman una
línea equipotencial, y las normales a las líneas en cada punto son las líneas de corriente (las cuales son
análogas a las líneas de campo eléctrico).
Obtener las líneas equipotenciales para dos de las distribuciones de carga mostradas en la figura 1.
Dibujar las líneas de campo eléctrico correspondientes (recordad que el campo eléctrico es un vector).
Medir, cada 1/2 cm, el potencial a lo largo de la dirección más significativa del sistema de cargas y
representarlo gráficamente. Calcular el valor del potencial teórico y representarlo en las mismas gráficas.
(Hay que tener en cuenta que, puesto que realizamos las medidas sobre un plano, si queremos hacer la
analogía con una situación en tres dimensiones tendremos que considerar que nuestros objetos son
infinitos en la tercera dimensión, y, por lo tanto, lo que estamos observando será la proyección de dichos
objetos tridimensionales sobre un plano. Así, un punto sobre el papel representará la sección de un
alambre infinitamente largo, y una linea equivaldrá a la sección de un plano (placa) igualmente infinito.)
V=10V
V=0
V=0
V=10V
V=0
V=0
V=10V
V=10V
Figura 1: Esquema básico de los montajes de distintos conductores en la trazadora para la
determinación de diferentes distribuciones de campo y potencial electrostático.
Alumno:
Grupo:
Tutor:
Fecha:
Informe previo :
Prácticas L2-2
Campos y potenciales eléctricos.
Dibujar cómo deberían ser las líneas equipotenciales y de campo eléctrico para las siguientes
configuraciones de cargas (representaremos una proyección en dos dimensiones):
.
-Q
+Q
+Q
-Q
+Q
+Q
-Q
-Q
Alumno:
Grupo:
Tutor:
Informe de Laboratorio :
Prácticas L2-2
Campos y potenciales eléctricos.
1) Gráfica de V(x) para el primer
montaje estudiado:
Expresión teórica para V(x):
2) Gráfica de E(x) para el segundo
montaje estudiado:
Expresión teórica para E(x):
Fecha: