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FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS, QUIMICAS Y NATURALES
Universidad Nacional de Misiones
PROFESORADO DE FISICA
CATEDRA: Física III (Electromagnetismo)
Laboratorio Nº 2
Campo eléctrico y Diferencia de Potencial
Objetivos:


Visualizar las líneas de fuerza en un campo eléctrico
Verificar la relación entre el campo eléctrico y el potencial eléctrico en un punto.
Metodología
Dada una distribución de carga, se determinan las posiciones de los puntos de igual potencial,
trazándose a través de ellos una línea equipotencial, generándose así una familia de líneas equipotenciales.
A partir de estas es posible graficar las líneas de campo eléctrico asociadas
Fundamento teórico
Líneas de campo eléctrico: El concepto de campo eléctrico es un tanto elusivo debido a que ningún
campo eléctrico puede verse directamente. Para visualizarlos, las líneas de campo eléctrico son de gran
ayuda y los hace parecer más reales. Una línea de campo eléctrico es una recta o curva imaginaria trazada
a través de una región del espacio, de modo que es tangente en cualquier punto que esté en la dirección
del vector del campo eléctrico en dicho punto. La figura ilustra la idea básica.
El científico inglés Michael Faraday (1791-1867) introdujo por
primera vez el concepto de líneas de campo. Las llamó “líneas de
fuerza”, aunque es preferible el término “líneas de campo”.
Las líneas de campo eléctrico muestran la dirección de en cada punto,
y su espaciamiento da una idea general de la magnitud de en cada
punto. Donde es fuerte, las líneas se dibujan muy cerca una de la otra,
y donde es más débil se trazan separadas. En cualquier punto
específico, el campo eléctrico tiene dirección única, por lo que sólo una línea de campo puede pasar por
cada punto del campo. En otras palabras, las líneas de campo nunca se cruzan.
En siguiente figura se ilustran algunas líneas de campo eléctrico en un plano que contiene a) una sola carga
positiva; b) dos cargas de igual magnitud, una positiva y otra negativa (un dipolo); y c) dos cargas positivas
iguales. A veces estos diagramas reciben el nombre de mapas de campo; son secciones transversales de
los patrones reales en tres dimensiones. Las flechas indican la dirección del vector del campo a lo largo de
cada línea de campo. Los vectores de campo reales se dibujaron en varios puntos de cada patrón.
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Universidad Nacional de Misiones
PROFESORADO DE FISICA
CATEDRA: Física III (Electromagnetismo)
La figura muestra que las líneas de campo se dirigen alejándose de las cargas positivas y van hacia las
cargas negativas. En las regiones donde la magnitud del campo es grande, como la zona entre las cargas
positiva y negativa de la figura b, las líneas de campo se dibujan aproximándose entre sí; mientras que
donde la magnitud del campo es pequeña, como la región entre las dos cargas positivas de la figura c, las
líneas están muy separadas. En un campo uniforme, las líneas de campo son rectas, paralelas y con
espaciamiento uniforme.
CUIDADO Las líneas de campo eléctrico no son trayectorias Es un error común suponer que si una
partícula con carga q está en movimiento en presencia de un campo eléctrico, la partícula debe moverse a
lo largo de una línea de campo eléctrico. Como en cualquier punto es tangente a la línea de campo que
pasa por ese punto, es cierto que la fuerza sobre la partícula, y, por lo tanto, la aceleración de la partícula,
son tangentes a la línea de campo.
Superficies equipotenciales: Una superficie equipotencial es una superficie sobre la que el
potencial eléctrico V es el mismo en todos los puntos. Si una carga de prueba q0 se desplaza de un punto
a otro sobre tal superficie, la energía potencial eléctrica q0V permanece constante. En una región en la que
existe un campo eléctrico, es posible construir una superficie equipotencial a través de cualquier punto.
Ningún punto puede estar en dos potenciales diferentes, por lo que las superficies equipotenciales para
distintos potenciales nunca se tocan o intersecan.
Superficies equipotenciales y líneas de campo: Como la energía potencial no cambia a medida
que una carga de prueba se traslada sobre una superficie equipotencial, el campo eléctrico no realiza trabajo
sobre esa carga. De ello se deriva que debe ser perpendicular a la superficie en cada punto, de manera que
la fuerza eléctrica siempre es perpendicular al desplazamiento de una carga que se mueva sobre la
superficie. Las líneas de campo y las superficies equipotenciales siempre son perpendiculares entre
sí. En general, las líneas de campo son curvas, y las equipotenciales son superficies curvas. Para el caso
especial de un campo uniforme, en el que las líneas de campo son rectas, paralelas y están igualmente
espaciadas, las superficies equipotenciales son planos paralelos perpendiculares a las líneas de campo.
Material a utilizar
Experiencia I
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Frasco
Aceite
Saquito de te
Bolita
Papel metalizado
Conductor
Fuente de alimentación
Experiencia II
 Fuente de vidrio
 Agua
 Multímetro
 Papel cuadriculado o milimetrado
 Fuente de alimentación o Generador de
Van de Graaf
 Plastilina o broches plásticos
 Electrodos metálicos y conductores
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Universidad Nacional de Misiones
PROFESORADO DE FISICA
CATEDRA: Física III (Electromagnetismo)
Técnica operatoria
Experiencia I
1. Forre la bolita con el papel metalizado uniéndolo con el conductor.
2. Introdúzcalo en el frasco pasando el conductor a través de la tapa del frasco
3. Coloque en el frasco el contenido del saquito de té (fragmento de las hojas) y llene el frasco
con aceite
4. Conecte el conductor de la bolita con la batería o fuente de alimentación
Atención: solicite autorización al personal docente para realizar la conexión de la alimentación
eléctrica.
5. Visualice el ordenamiento de las hojitas dentro del frasco
6. Acercar un electrodo con carga opuesta y observar el resultado
Experiencia II
1. Coloque los electrodos dentro del recipiente sosteniéndolos con broches plásticos o
pegándolos al fondo con la plastilina. Verifique que los mismos se encuentren limpios y que
queden bien sujetos en la posición
2. Coloque debajo del recipiente un papel cuadriculado o milimetrado tamaño A4 que servirá de
referencia. Marcando un sistema de ejes a partir del centro del papel cada 1 cm valores
positivos y negativos para ambos ejes. Establezca la posición de los electrodos y márquelos en
el papel.
3. Arme el circuito presentado en la Figura.
4. Complete con agua potable hasta una altura de 5 mm.
5. Compruebe que la escala del voltímetro es la adecuada.
Atención: solicite autorización al personal docente para realizar la conexión de la alimentación
eléctrica.
6. Cuando conecte el circuito se establecerá una diferencia de potencial entre los electrodos igual
al voltaje de la fuente de alimentación que puede ser medida por el voltímetro. Dejando
conectada la punta exploradora al borne (-), el cual se tomará como punto de referencia con
V=0 Volt, con la punta siguiente se medirán las diferencias de potencial entre distintos puntos
de la fuente y el electrodo de referencia
7. Se registran los valores de al menos 10 puntos obtenidos en una tabla en la que introducimos
los valores de las coordenadas y los voltajes medidos
8. Se trazan las líneas aproximadas de las superficies equipotenciales
9. Cambiar los electrodos introduciendo otros de formas distintas y repetir la experiencia.
Análisis de Datos
Realizar un informe conteniendo
1. Gráfico con las superficies equipotenciales obtenidas
2. Gráfico con las líneas de campo obtenidas indicando al menos 4 valores de Intensidad de
campo.
3. Tablas de valores obtenidos
4. Conclusiones