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UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR
FACULTAD DE INGENIERIAS
Y TECNOLOGICAS.
LABORATORIO No. 3 ELECTROMAGNETISMO
Superficies Equipotenciales.
NELSY GARCIA CERVANTES
VALERIA MORON CORRALES
CIRO PALLARES FRAGOZO
BRANDON SAN MARTIN GUTIERREZ
Trabajo presentado como propuesta de proyecto de carrera de la asignatura de
Electromagnetismo grupo 03 al profesor:
LIC. JUAN PACHECO FERNÀNDES
UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR
FACULTAD DE INGENIERIAS Y TECNOLOGIAS
VALLEDUPAR
2015
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FACULTAD DE INGENIERIAS
Y TECNOLOGICAS.
INDICE.
1. INTRODUCCION
2. OBJETIVO
3. MARCO TEORICO
4. MATERIALES
5. PROCEDIMIENTO
6. OBSERVACIONES Y ANALISIS DE RESULTADOS
7. PREGUNTAS.
8. CONCLUSION.
9. BIBLIOGRAFIA.
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1. INTRODUCCIÓN.
Toda partícula que tenga carga eléctrica genera un campo eléctrico. El campo
eléctrico describe la interacción entre cuerpos con carga eléctrica. Para poder
determinar la naturaleza del campo eléctrico es importante poder graficarlo. Las
líneas equipotenciales son de gran ayuda para este propósito ya que en una línea
equipotencial la energía potencial no cambia, entonces no se necesita realizar
trabajo para mover un cuerpo con carga a lo largo de la línea equipotencial. Por
esto se sabe que las líneas equipotenciales están a ángulos rectos respecto a la
dirección del campo eléctrico en cualquier punto dado.
2. OBJETIVO.
Determinar las líneas de fuerza de un campo eléctrico a partir de regiones
equipotenciales.
3. MARCO TEORICO.
Campo: región en la que se ejerce sobre un objeto una fuerza gravitatoria,
magnética, electrostática o de otro tipo. Se supone que estas regiones están
recorridas por líneas de fuerza imaginarias, muy juntas donde el campo es más
intenso, y más espaciadas donde es más débil. El concepto de campo fue muy
desarrollado por James Clerk Maxwell, físico británico del siglo
XIX, en su teoría electromagnética.
Línea de fuerza: línea continua asociada a un campo vectorial y trazada de modo
que, en todo punto, la línea de fuerza sea tangente a la dirección del campo en
dicho punto. Cada línea de fuerza está orientada positivamente en el sentido del
campo. Como en cada punto el campo sólo puede tener una dirección, sólo puede
pasar una línea de fuerza por cada punto del espacio, es decir, las líneas de
fuerza no se pueden cortar. Es evidente que si se dibujaran todas las líneas de
fuerza para todos los puntos del campo, no se podrían distinguir. Por este motivo
se suelen espaciar de manera que el número de ellas que atraviese la unidad de
superficie colocada perpendicularmente a la dirección del campo, sea proporcional
a la intensidad de éste. Así, las líneas se concentran en aquellas regiones del
espacio donde el campo es más intenso e, inversamente, están más separadas en
las regiones donde el campo es más débil. Un campo uniforme se representa
mediante líneas de fuerzas paralelas y equidistantes. A los puntos donde
convergen y acaban las líneas de fuerza se les da el nombre de sumideros, y a los
puntos de donde surgen manantiales.
Líneas de campo eléctrico: Son líneas curvas paralelas al vector del campo
eléctrico existente a cualquier punto en el espacio. No son objetos materiales, se
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usan como una representación gráfica para tener una descripción cualitativa del
campo eléctrico, solo se debe dibujar un número finito de líneas partiendo de cada
carga, parecería que el campo fue cuantiado y que solo existen en unas partes del
espacio, pero todo el campo es continuo. Las líneas de campo eléctrico
representan el campo en diversos puntos, hay casos especiales, pero en general
no representan la trayectoria de una partícula cargada moviéndose en un campo
eléctrico. Fueron establecidas por Faraday y se relacionan con el campo eléctrico
de una región en el espacio:
 El vector E del campo eléctrico es tangente a la línea del campo eléctrico en
cada punto. La dirección de la línea, indicada por una punta fecha, es igual a la
dirección del vector del campo eléctrico.
 La cantidad de líneas por unidad de superficie que pasan a través de un área
perpendicular a dichas líneas es proporcional a la magnitud del campo eléctrico en
dicha región. Las líneas de campo están cerca donde el campo eléctrico ES fuerte
y separadas donde el campo es débil.
La figura 2, muestra un dibujo bidimensional donde solo están las líneas de campo
que están en el plano que contiene a la carga puntual. Las líneas están dirigidas
radialmente en todas las direcciones hacia el exterior de la carga, pero en realidad
es una distribución esférica de líneas y no una rueda plana de líneas. Las líneas
de campo eléctrico que representan al campo generado por una sola carga
puntual negativa están dirigidas hacia la carga. Las líneas siguen una dirección
radial y se extiende hacia el infinito. Las líneas se aproximan entre sí conforme se
aproxima la carga, la fuerza del campo se incrementa conforme nos movemos
hacia la carga fuente.
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4. MATERIALES.
· Una cubeta de ondas.
· Una fuente (cc) variable.
· Un multímetro.
· Cables de conexión.
· Hojas de papel cuadriculado
Materiales utilizados.
5. PROCEDIMIENTO.
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5.1 En hojas de papel, aliste tres con cuadrículas de 2cm de lado para establecer
planos cartesianos.
5.2 Pegue la cuadrícula No. 1 por debajo del vidrio de la cubeta.
5.3 Realiza el montaje indicado en la figura anterior.
5.4 Determine la diferencia de potencial entre el centro del plano cartesiano y cada
uno de los otros puntos coordenados de la cuadrícula. Anote estos valores sobre
la cuadrícula No. 2.
5.5 Cambie el montaje en la cubeta por dos placas planas y paralelas. Fije el
terminal positivo a una placa y desplace el otro terminal sobre los puntos de la
cuadrícula para establecer la respectiva diferencial de potencial. Anote estos
valores en la cuadrícula #3.
5.6 En cada una de las cuadrículas, conecte con una línea los puntos que tienen el
mismo valor o que se aproximen lo suficiente para considerarlos de igual valor.
Con base en estas líneas, trace las líneas del campo eléctrico existentes en la
cubeta. Argumente físicamente su procedimiento.
 DESCRIPCION DE LO HECHO:
1. Tomamos una cubeta la cual ya tenía por debajo de ella pegada una hoja
de papel milimetrada.(figura1)
(figura1) cubeta donde se hiso el montaje
2. Se puso un anillo de cobre dentro de la cubeta.
3. Echamos un poco de agua hasta cubrir el anillo.
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4. Se conectó una fuente variable, la cual el negativo fue colocado en el anillo
de cobre y el positivo en el centro del montaje al igual que el positivo del
multímetro.(figura2)
5. Luego procedimos con el multímetro con su extremo común (negro) a
tomar las respectivas medidas y anotarlas en una cuadricula.(figura2)
(figura2) se muestra la conexión de la fuente y la toma de medidas
6. Después de terminar el anterior montaje tomamos dos barras de
aluminio.(figura3)
7. Conectamos la fuente variable con 10 v, así el cable positivo a una de las
barras al igual que el cable positivo del multímetro y el negativo de la
fuente a la otra barra.(figura3)
8. Procedimos a tomar las medidas con el común del multímetro y anotarlas
en una cuadricula. (Figura3)
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(figura3) montaje 2 y toma de medidas
6. ANALISIS Y RESULTADOS.
Para mover un punto del campo eléctrico es necesario de un potencial que se
define como un trabajo necesario para mover una partícula cargada con signo
positivo desde un punto hasta otro por cada unidad de dicha carga. Se toma
entonces uno de los puntos correspondiente al potencial cero que será de
referencia con lo cual se comprueba porque a medida que la línea se acerca al
electrodo negativo disminuye el valor del voltaje y mientras la línea equipotencial
esté más cerca del electrodo positivo el voltaje será mayor y el trabajo que tendrá
que imprimirse para realizar un desplazamiento de una línea positiva a una línea
de potencial cero, que es el límite del electrodo negativo. Es importante tener en
cuenta que una partícula tiene un potencial positivo, si cuando se conecta a tierra
por un medio de un conductor los electrones fluyen desde la tierra a la partícula,
en el caso de que el flujo de electrones vaya en otra dirección, el potencial será
negativo.
Centrándonos más en las superficies equipotenciales se puede observar que la
forma de las líneas equipotenciales depende de la geometría del electrodo
utilizado.
En la combinación de electrodos de barras paralelas, es necesario aclarar que el
campo eléctrico generado la barra deja de ser perpendicular a la misma en los
extremos ya que a diferencia de un lado pleno del electrodo rectangular, las
componentes en un sentido de la fuerza no se anulan, se evidencia al ver que en
las esquinas eléctricas el comportamiento intenta ser radial de esta manera la
aceleración de la partícula cargada no será la misma si nos seguimos moviendo
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por una misma línea recta analizando el potencial que cambiara solo por el hecho
de cambiar el campo eléctrico.
De la misma forma se refleja el cambio de concavidad de las dos
experimentaciones restantes con combinaciones diferentes, el campo generado es
diferente debido a la forma que cambia pues la línea equipotencial tendrá siempre
la perpendicularidad al campo generado por la configuración, al acercarse a
determinado electrodo, la línea equipotencial se alineara de tal forma que sea
perpendicular a las líneas de campo generadas por cada electrodo.
7. PREGUNTAS.
7.1 ¿Que representan las curvas resultantes de unir los puntos de igual
potencial?
R/= se puede decir que lo que representan son ciertas curvas de nivel o curvas
equipotenciales. Ya que las curvas o superficies equipotenciales, son
consideradas como el lugar geométrico de los puntos de igual potencial, donde se
cumple que el potencial eléctrico generado por alguna distribución de carga o
carga puntual es constante.
Se hace la relación ya se dice que una curva de nivel es aquella línea que en un
mapa une todos los puntos que tienen igualdad de condiciones y de altura
7.2 ¿Cómo es posible establecer las líneas de fuerza del campo eléctrico a
partir de estas curvas?
R/= En este planteamiento al analizar que Una superficie equipotencial es un
lugar geométrico donde existen puntos de igual potencial eléctrico, logramos
identificar que el corte de dichas superficies con un plano genera las líneas
equipotenciales, las cuales son ortogonales a las líneas de campo y por ende al
campo eléctrico. Estas líneas se pueden establecer atreves de que:
a) El campo eléctrico es un vector tangente a la línea de fuerza en
cualquier punto considerado.
b) La tangente a la línea de fuerza en un punto cualquiera da la dirección
de E en ese punto
c) El número de líneas de fuerza por unidad de área de sección transversal
es proporcional a la magnitud de E. cuanto más cercanas estén las
líneas mayor será el campo eléctrico.
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d) Las líneas de fuerza del campo de dos cargas enfrentadas, +q y –q,
nacen en la primera y terminan en la segunda, si bien algunas se alejan
hasta distancias muy grandes.
e) Las superficies del espacio que poseen el mismo potencial se llaman
equipotenciales y por ellas todas las líneas de fuerza del sistema pasan
ortogonalmente, es decir la atraviesan perpendicularmente en todo
punto de la superficie.
7.3 Que tipo de campo eléctrico encontró según las curvas de la cuadricula
#1 según la cuadricula #2?
R/=
cuadricula
aproximadamente
#1
-se
igual
interpretó
potencial
que
se
al
unir
obtienen
los
puntos
entonces
las
que
tienen
superficies
equipotenciales, y al trazar líneas que pasan perpendicularmente a las superficies
equipotenciales se obtienen las líneas de fuerza del campo eléctrico, que son más
que la representación gráfica e imaginaria de la dirección del campo de mayor a
menor potencial. Por lo tanto, Como las superficies tienden a ser circulares las
líneas de fuerza parten desde el centro hacia afuera, entonces el campo eléctrico
es considerado RADIAL. (figura4)
(figura4)
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Cuadricula #2- las líneas de campo correspondiente se representan de forma
paralelamente entre ellas, y perpendiculares a las placas, y parten de la placa
positiva hasta llegar a la placa negativa. (figura5)
(figura5)
8. CONCLUCIONES.
 El campo eléctrico puede representarse mediante líneas del campo
eléctrico o de fuerza que se originan en las cargas positivas y terminan
en las cargas negativas, dirigidas hacia la carga de menor potencial.
 El potencial eléctrico es inversamente proporcional a la distancia y
directamente proporcional a la carga.
 Las líneas equipotenciales son concéntricas a las cargas que las
generan, además son perpendiculares a las líneas de campo eléctrico.
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9. BIBLIOGRAFIAS.
 R, Serway, J. W. Jewett. Física para ciencias e ingeniería. Editorial
Thomson. (Junio 2005). Volumen II.
 SEARS - ZEMANSKY - YOUNG FREEDMAN. Física Universitaria. Vol 2.
Undécima Edición.Editorial Addison Wesley longman. México 2004.
Páginas 986 a 992.
 http://www.scribd.com/doc/20575974/LINEASEQUIPOTENCIALES-YCAMPO-ELECTRICO
Consultado el día 29/10/15.
 http://www.scribd.com/doc/19512298/Lab-2-Completo Consultado el día
29/10/15.
 http://labfispaolo.blogspot.com/2012/01/regiones-equipotenciales.html
Consultado el día 29/10/15.
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