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LABORATORIO DE ELECTROMAGNETISMO # 3
SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES
ANDREA CAROLINA CUADRO JACOME
CAROLINA PATRICIA HERRERA DAVID
LUIS GUILLERMO VALLE ROJAS
JULIO ELIAS VASQUEZ ROJAS
JORGE LEONARDO PADILLA CORDOBA
PROF. JUAN PACHECO FERNANDEZ
GRUPO 12
UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR
FACULTAD DE INGENIERIAS Y TECNOLOGICAS
VALLEDUPAR – CESAR
2015
INTRODUCCION
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.
En esta práctica, observaremos el comportamiento de las líneas
equipotenciales de forma gráfica, donde una superficie equipotencial es aquella
forma geométrica que se forma a partir de una partícula cargada y su potencial
es constante (no varía), una característica de las superficies equipotenciales es
que las líneas equipotenciales son perpendiculares al campo eléctrico.
Se trazaran y las líneas de fuerza de un campo eléctrico, teniendo en cuenta la
teoría aprendida en clases utilizando los respectivos instrumentos de medición
para la elaboración de las gráficas.
OBJETIVO GENERAL

Determinar las líneas de fuerza de un campo eléctrico a partir de
regiones equipotenciales.
OBJETIVOS ESPECIFICOS

Trazar superficies equipotenciales.

Aplicar el concepto de líneas de fuerza, campo eléctrico, y su relación
con las superficies equipotenciales por medio de métodos
experimentales.
MARCO TEORICO
En esta experiencia, se hace necesario entender y clarificar algunos de los
conceptos que se ponen en práctica tales como:
Campo eléctrico: En física, es un ente físico que es representado mediante un
modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades
de naturaleza eléctrica. Matemáticamente se describe como un campo vectorial
en el cual una carga eléctrica puntual de valor q sufre los efectos de una fuerza
mecánica F dada por la siguiente ecuación:
Líneas de campo: Un campo eléctrico estático puede ser representado
geométricamente con líneas vectoriales en dirección de la variación del campo,
a estas líneas se las conoce como “líneas de campo”. Las líneas vectoriales se
utilizan para crear una representación gráfica del campo, y pueden ser tantas
como sea necesario visualizar.
Fig. 1: Líneas de campo eléctrico correspondiente a cargar iguales y opuestas respectivamente.
Las líneas de campo son líneas perpendiculares a la superficie del cuerpo, de
manera que su tangente geométrica en un punto coincide con la dirección del
campo en ese punto. Esto es una consecuencia directa de la ley de Gauss, es
decir, encontramos que la mayor variación direccional en el campo se dirige
perpendicularmente a la carga.
Líneas equipotenciales: Al unir los puntos en los que el campo eléctrico es de
igual magnitud, se obtiene lo que se conoce como superficies equipotenciales,
son aquellas donde el potencial tiene el mismo valor numérico.
Potencial eléctrico: En un punto es el trabajo que debe realizar una fuerza
eléctrica para mover una carga positiva q que desde la referencia hasta ese
punto, dividido por unidad de carga de prueba. Dicho de otra forma, es el
trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria q
desde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica,
dividido por esa carga.
Diferencia de potencial: Es una magnitud física que impulsa a los electrones
a lo largo de un conductor en un circuito cerrado. La diferencia de potencial
también se define como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo
eléctrico, sobre una partícula cargada, para moverla de un lugar a otro.
La diferencia de potencial entre dos puntos de un campo eléctrico es igual al
trabajo que realiza dicha unidad de carga positiva para transportarla desde el
punto A al punto B. En el Sistema Internacional de Unidades, la diferencia de
potencial se mide en voltios (V), al igual que el potencial. Esta es independiente
del camino recorrido por la carga, y depende exclusivamente del potencial
eléctrico de los puntos A y B en el campo.
MATERIALES Y EQUIPOS
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1 cubeta de ondas
1 fuente variable
1 multímetro
2 cables de conexión
3 hojas de papel cuadriculado
2 barras metálicas
1 aro conductor
Fig. 1: Cubeta de ondas con el aro conductor y el multímetro.
Fig. 2: Fuente de poder.
PROCEDIMIENTO
Se realiza el siguiente montaje con los materiales y equipos mencionados
anteriormente.
Fig. 3: Montaje
1. En una hoja de papel cuadriculado se realizan cuadriculas de 2 cm de
lado y se establecen planos cartesianos.
2. En una cubeta de ondas con el montaje anterior (con la hoja
cuadriculada en la parte de abajo del vidrio, agua, un aro conductor y el
multimetro, conectado a una fuente variable), se determina la diferente
de potencial entre el centro del plano cartesiano y cada uno de los otros
puntos coordenados de la cuadricula.
Fig. 4: Cubeta de ondas con el aro conductor determinando las diferencias de potencial
3. Se anotan todos los valores en una cuadricula diferente.
4. Luego se realiza el mismo procedimiento, pero en este caso con unas
barras metálicas representadas como placas paralelas, cada una se
conecta a la fuente con unos cables conductores y se comienza a
desplazar el terminal del multímetro por la cubeta y se anotan las
respectivas diferencias de potenciales en la otra hoja cuadriculada.
Las líneas de fuerza en forma radial, las superficies equipotenciales suceden
como se presentan en la imagen anterior.
Las líneas de fuerza van de + a – de forma lineal y horizontales decir
+
-
Y las superficies equipotenciales van de forma vertical
+
-
ANALISIS DE RESULTADOS
En cada una de las cuadriculas se unieron los puntos que tenían
aproximadamente el mismo valor, para estos se promedian los valores y a
partir de este promedio se ubicaron los puntos. Con base a estas líneas, que
son consideradas las superficies equipotenciales, se trazaron las líneas de
fuerza del campo eléctrico que son perpendiculares a las superficies
equipotenciales, como resultado tenemos lo siguiente:

¿Qué representan las curvas resultantes de unir los puntos de igual
potencial?
Las curvas resultantes representan las curvas equipotenciales, las cuales son
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.

¿Cómo es posible establecer las líneas de fuerza del campo
eléctrico a partir de estas curvas?
Las líneas de fuerza del campo eléctrico son perpendiculares a la superficie
equipotencial, estas van hacia afuera por lo que son una carga puntual
positiva. Estas dependen de la forma del mismo.

¿Qué tipo de campo eléctrico encontró según las curvas de la
cuadricula # 1 y según la cuadricula # 2?
En la cuadricula 1, se encontró que el tipo de campo eléctrico es variable, ya
que las líneas de fuerzas que la representan van dirigidas en forma radial hacia
afuera de la carga en diferentes direcciones
En la cuadricula 2, se encontró que el tipo de campo eléctrico es uniforme,
porque las líneas de fuerza representadas son paralelas entre si y
equidistantes.
CONCLUSIONES
A partir de los experimentos y datos obtenidos por las gráficas logramos probar
que las líneas de campo jamás se cruzan a lo largo de su trayectoria y su
dirección en un punto es tangente a las líneas de campo.
De igual forma y pese a los errores cometidos durante esta práctica se pudo
llegar al objetivo de trazar las líneas de fuerza a partir de superficies
equipotenciales, todo esto representado de manera aproximada.
BIBLIOGRAFIA

Alonso, M. Finn, J.E., Física, volumen 2

http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/electro/potencial.ht
ml
Fecha de consulta: 30 de octubre 2015