Carol Ribeiro

Practico N°3 Mapeo de Campo Eléctrico

Objetivos:

Analizar el campo eléctrico, entre dos láminas cargadas.

o CASO DE LAMINAS PLANAS PARALELAS

o CASO DE LAMINA PLANA Y OTRA CURVA.

Observación de los efectos de borde.

Identificar las superficies equipotenciales en los casos planteados en este

práctico.

Materiales y circuito:

+ 3-12 V

-

Cubeta.

Electrodos (2).

Fuente de corriente continua

Voltímetro

Hoja de papel milimetrado.

Cables

Agua

Fundamento:

Lámina

Punta libre

Lámina

V

En la cubeta se agrega un papel cuadriculado, para mapear las coordenadas y medir las potencias.

CAMPO ELECTRICO

El 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   dada por la siguiente ecuación:

El campo eléctrico en un punto del espacio depende, esencialmente, de la

distribución espacial de las cargas eléctricas y de la distancia de éstas al punto

donde se desea conocer el campo.

El vector campo eléctrico E en un punto dado del espacio se define en términos de

la fuerza eléctrica F que la distribución de cargas ejerce sobre la carga de prueba

positiva q colocada en ese punto. Operacionalmente:

Su dirección y sentido corresponde con la de la fuerza F.

Una descripción gráfica y cualitativa del campo eléctrico puede darse en términos

de las líneas de campo, definidas como aquellas curvas para las cuales el vector

campo eléctrico es Tangente a ella en todos sus puntos. Estas líneas de campo

están dirigidas Radialmente hacia afuera, prolongándose al infinito, para una carga

puntual positiva; y están dirigidas Radialmente

Hacia la carga si ésta es negativa.

POTENCIAL ELECTRICO:

El potencial eléctrico en un punto es el trabajo que debe realizar una fuerza

eléctrica para mover una carga positiva q 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. Matemáticamente se expresa por:

Considérese una carga de prueba positiva, la cual se puede utilizar para hacer el

mapa de un campo eléctrico. Para tal carga de prueba  localizada a una

distancia r de una carga q, la energía potencial electrostática mutua es:

De manera equivalente, el potencial eléctrico es 

 = 

Ahora considérese una carga de prueba positiva   en presencia de un campo

eléctrico y que se traslada desde el punto A al punto B conservándose siempre en

equilibrio. Si se mide el trabajo que debe hacer el agente que mueve la carga,

la diferencia de potencial eléctrico se define como:

El trabajo   puede ser positivo, negativo o nulo. En estos casos el potencial

eléctrico en B será respectivamente mayor, menor o igual que el potencial

eléctrico en A. La unidad en el SI para la diferencia de potencial que se deduce de

la ecuación anterior es Joule/Coulomb y se representa mediante una nueva

unidad, el voltio, esto es: 1 voltio = 1 joule/coulomb.

LINEAS EQUIPOTENCIALES

Una superficie equipotencial es el lugar geométrico de los puntos de

un campo escalar en los cuales el "potencial de campo" o valor numérico de la

función que representa el campo, es constante. Las superficies equipotenciales

pueden calcularse empleando la ecuación de Poisson.

Por su parte las líneas equipotenciales son la intersección de las superficies

equipotenciales en un campo, sobre estas líneas el potencial del campo es el

mismo y las hallamos mediante ensayos de laboratorio.

Tablas y Graficas

Correspondientes:

Láminas planas paralelasx(cm)

0 2 4 6 8 10 12 14

0,34 0,29 0,43 0,8 4,2 6,94 8,12 7,91,03 0,97 1,69 2,69 4,25 5,91 7,45 8,750,32 0,85 0,02 2,35 4,08 5,8 7,7 110,18 0,15 0,1 1,68 4,36 6,2 8,2 100,88 0,79 0,71 2,45 4,1 6,06 8,18 9,680,83 0,72 0,6 2,7 4,3 6 8 9,850,86 0,66 0,54 2,82 4,38 5,9 7,62 9,481,28 1,53 2,12 3,16 4,35 5,6 6,76 8,07

1,7 2,02 2,6 3,45 4,37 5,36 6,49 7,461,98 2,31 2,91 3,64 4,5 5,36 6,3 7,12

x(cm)

0 2 4 6 8 10 12 140 6,45 5,87 5,12 4,17 3,07 1,85 0,02 0,342 6,89 6,3 5,57 4,6 3,63 2,59 1,7 0,644 7,57 6,9 6,12 5,14 4,13 3,07 2,11 1,38

y(cm) 6 8,43 7,93 6,96 5,74 4,63 3,53 2,5 1,638 9,43 9,4 7,92 6,33 5,08 3,83 2,77 1,77

10 10,48 11 8,64 6,81 5,4 4,01 2,87 1,7712 11,22 11,05 8,57 6,85 5,42 4,03 2,8 1,7214 10,5 9,45 8,06 6,73 5,33 4,03 2,63 1,3316 9,4 8,64 7,77 6,5 5,3 3,98 2,36 1,09

Lámina plana y lámina curva

V(v) y(m)1,62 03,04 0,02

4,8 0,046,65 0,06

8,7 0,08

Conclusión:

En conclusión, por medio de cada uno de los experimentos desarrollados hemos

sido capaces de comprender de una forma aún más clara la “dinámica” de las

líneas equipotenciales y del campo en sí, gracias a la experimentación conocemos

claramente cuál es el sentido de cada una de las leyes y definiciones referentes a

los temas en específico y así decir con certeza que el campo eléctrico de un

cuerpo es aquella región del espacio en donde deja sentir sus efectos producidos

por una carga y que las líneas equipotenciales no pueden cortarse entre sí, por

tanto, las líneas de campo eléctrico tampoco, y que estas salen de cargas

positivas a las negativas, además nunca se cruzan y las líneas equipotenciales

son perpendiculares a las líneas de campo, es decir, que una carga de prueba

situada sobre una línea equipotencial, ésta no tiende a seguirla, sino a avanzar

hacia otras de menor potencial.

Las líneas equipotenciales y las líneas de campo varían su magnitud y dirección

de acuerdo a la forma del cuerpo cargado a la distribución de carga.

Biografía:

Resnick, Tomo II.

Torneria. Temas de Física.