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INFORME DE LABORATORIO DE ELECTROMAGNETISMO N°3
SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES
PRESENTADO POR:
ANDRES CAMILO GONZALEZ OTERO
ROBINSON FELIPE CONTRERAS GUERRERO
LIC. JUAN PACHECO FERNANDEZ
UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR
FACULTAD DE INGENIERIAS Y TECNOLOGIAS
VALLEDUPAR – CESAR
GRUPO: 10
2015
INTRODUCCIÓN
Superficie equipotencial es el lugar geométrico de los puntos de un campo de fuerza
que tienen el mismo potencial. Los campos de fuerza se pueden representar
gráficamente por las superficies equipotenciales o por las líneas de fuerza. Las
superficies equipotenciales en un campo creado por una única masa o una única
carga eléctrica son superficies esféricas concéntricas con la masa o la carga,
respectivamente. Estas superficies se suelen representar a intervalos fijos de
diferencia de potencial, de modo que su mayor o menor proximidad indicará una
mayor o menor intensidad de campo.
La diferencia de potencial entre dos puntos cualesquiera de una superficie
equipotencial es nula. Así, si desplazamos una masa, en el caso del campo
gravitatorio, o una carga, en un campo eléctrico, a lo largo de una superficie
equipotencial, el trabajo realizado es nulo. En consecuencia, si el trabajo es nulo, la
fuerza y el desplazamiento deben ser perpendiculares, y como el vector fuerza tiene
siempre la misma dirección que el vector campo y el vector desplazamiento es
siempre tangente a la superficie equipotencial, se llega a la conclusión de que, en
todo punto de una superficie equipotencial, el vector campo es perpendicular a la
misma, y que las superficies equipotenciales y las líneas de fuerza se cortan
siempre perpendicularmente.
OBJETIVO GENERAL
Determinar las líneas de fuerza de un campo eléctrico a partir de regiones
equipotenciales.
MATERIALES

Una cubeta de ondas.

Una fuente (cc) variable.

Un multímetro.

Cables de conexión.

Hojas de papel cuadriculado
MARCO TEÓRICO

Superficies equipotenciales
El potencial eléctrico en un punto, es el trabajo que debe realizar una fuerza eléctrica
para mover una carga positiva 𝑞 desde el origen hasta un punto, por cada unidad
de carga de prueba. En un campo eléctrico, el lugar conformado por puntos de igual
potencial eléctrico se denomina superficie equipotencial, dichas superficies
equipotenciales son siempre perpendiculares a las líneas de fuerza.
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 (r = cte.)
Si recordamos la expresión para el trabajo, es evidente que:
Cuando una carga se mueve sobre una superficie equipotencial la fuerza
electrostática no realiza trabajo, puesto que la ΔV es nula.
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:
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.
El campo eléctrico producido por un anillo únicamente posee una componente
paralela su eje de simetría, ya que las componentes perpendiculares al eje Z (de
simetría) correspondientes a dos elementos de carga 𝑑𝑞 diametralmente opuestos
se anulan.

Campo
En física, un campo representa la distribución espacial de una magnitud física que
muestra cierta variación en una región del espacio. Matemáticamente, los campos
se representan mediante la función que los define. Gráficamente, se suelen
representar mediante líneas o superficies de igual magnitud.
Históricamente
fue
introducido
para
explicar
la acción
a
distancia de
las fuerzas de gravedad, eléctrica y magnética, aunque con el tiempo su significado
se
ha
extendido
substancialmente,
para
describir variaciones
temperatura, tensiones mecánicas en un cuerpo, propagación de ondas, etc.
de

Campo eléctrico
Campo eléctrico producido por un conjunto de cargas puntuales. Se muestra en rosa la suma
vectorial de los campos de las cargas individuales
El campo
eléctrico es
un campo
físico que
es
.
representado
mediante
un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de
naturaleza eléctrica. Se describe como un campo vectorial en el cual una eléctrica
puntual de valor
sufre los efectos de una fuerza eléctrica
dada por la siguiente
ecuación:
En los modelos relativistas actuales, el campo eléctrico se incorpora, junto con
el campo magnético, en campo tensorialcuadridimensional, denominado campo
electromagnético Fμν.
Los campos eléctricos pueden tener su origen tanto en cargas eléctricas como
en campos magnéticos variables. Las primeras descripciones de los fenómenos
eléctricos, como la ley de Coulomb, solo tenían en cuenta las cargas eléctricas, pero
las investigaciones de Michael Faraday y los estudios posteriores de James Clerk
Maxwell permitieron establecer las leyes completas en las que también se tiene en
cuenta la variación del campo magnético.
Esta definición general indica que el campo no es directamente medible, sino que
lo que es observable es su efecto sobre alguna carga colocada en su seno. La idea
de campo eléctrico fue propuesta por Faraday al demostrar el principio de
inducción en el año 1832.
La unidad del campo eléctrico en el SI es Newton por Culombio (N/C), Voltio por
metro (V/m) o, en unidades básicas, kg·m·s−3·A−1 y la ecuación dimensional es MLT3I-1.

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 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.
PROCEDIMIENTO
1. En tres hojas de papel trazamos cuadriculas de 2 cm de lado para
estableces planos cartesianos.
2. Pegamos la cuadricula No 1 por debajo del vidrio de la cubeta
3. Realizamos el montaje mostrado en la figura
4. Determinamos la diferencia de potencial entre el centro del plano
cartesiano y cada uno de los otros puntos coordenados de la cuadricula
y anotamos los valores
5. Cambiamos el montaje en la cubeta por dos placas planas paralelas ,
fijamos el terminal positivo a una placa y desplazamos el otro terminas
sobre los puntos de la cuadricula para establecer la respectiva
diferencial del potencial y anotamos
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.
Descripción
Tomamos la primera cubeta con la hoja de papel cuadriculada pegado por la parte
de abajo. Con un breacker le echamos agua sobre la cubeta y colocamos el aro de
cobre.
Realizamos la conexión de la fuente de voltaje colocando el cable de conexión
negativo en el aro de cobre,
y el positivo se colocó en el centro de la hoja
cuadriculada indicado por el plano cartesiano.
Luego procedimos a utilizar el multímetro para medir la diferencia de potencial entre
el centro del plano cartesiano y en cada uno de los puntos de la hoja cuadriculada
como podemos ver en la imagen.
Luego de realizar la medición en cada uno de los puntos de la cuadricula valores
obtenidos fueron los siguientes:
Al analizar la imagen de la cuadricula con los valores obtenidos podemos deducir
que cada de uno de los puntos tienen aproximadamente los mismos valores
obteniendo así las líneas de fuerza del campo eléctrico que representan la dirección
de los valores. Con esto podemos decir que el campo eléctrico es radial ya cada
uno de los valores parten del centro formando una superficie circular.
En la segunda parte del procedimiento colocamos dos placas metálicas de forma
paralela y separada. Conectamos el cable negativo y el positivo en cada una de
ellas y empezamos a medir con el multímetro como lo muestra la imagen.
Al realizar la medición con el multímetro en cada uno de los puntos de la cuadricula
obtenemos los valores que podemos ver en la imagen
Analizando la imagen anterior podemos decir que obtenemos líneas rectas de
fuerza paralelas siendo un campo eléctrico lineal.
ANÁLISIS Y RESULTADOS
1. ¿qué representan las curvas resultantes de unir los puntos de igual
potencial?
Al unir los puntos que de igual potencial lo que representan es una superficie
equipotencial, que para el primer caso está dada en un círculo formando un campo
eléctrico radial y para el segundo caso está dado por líneas rectas formando un
campo eléctrico lineal.
2. ¿Cómo es posible establecer las líneas de fuerza del campo eléctrico a
partir de estas curvas?
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.
3. ¿Qué tipo de campo eléctrico encontró según las curvas de la
cuadricula #1 y la cuadricula #2?
En ambas cuadriculas los campos eléctricos son escalares.
CONCLUSIONES
En el laboratorio anterior podemos verificar las propiedades de las líneas de campo
que estas salen de cargas positivas y luego a las negativas, y que además no se
cruzan y que las líneas equipotenciales son perpendiculares a las líneas de campo
que la dirección del campo es tangente a la línea de campo. Las líneas
equipotenciales son la unión que hay en los puntos de igual diferencia de potencial
eléctrico.
BIBLIOGRAFÍA

https://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADnea_de_fuerza

https://es.wikipedia.org/wiki/Campo_(f%C3%ADsica)

http://www.protegetedelmovil.com/que-es-un-campo-electromagnetico/

http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/electro/cam
po_electr.html