A. OBJETIVOS

- Localizar experimentalmente superficies equipotenciales.- Explicar con propiedad la diferencia entre superficie equipotencial y líneas de fuerza.

B. INTRODUCCION

En este laboratorio se intentó saber cómo son las líneas equipotenciales y por consiguiente las líneas de campo para ello usamos dos electrodos de diferentes formas agua destilada cloruro de sodio y una fuente de alimentación con el cual armamos un circuito parecido con los que obtuvimos líneas equipotenciales graficadas en papel milimetrado

Las líneas del campo son perpendiculares a las superficies equipotenciales que cruzan. Esto debe ocurrir siempre, porque si E tuviese una componente tangencial a una de las superficies dadas, cuando una partícula cargada se moviese sobre dicha superficie la fuerza eléctrica realizaría un trabajo, por tanto E no puede tener un componente tangencial a una superficie equipotencial. En cada punto E debe perpendicular a la correspondiente superficie equipotencial.

C. EQUIPO Y MATERIAL

SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES

Fuente fija DC Voltímetro Cubeta de vidrio Electrodos planos y circulares Electrodos puntuales Cables Cocodrilos Solución de sulfato de cobre al 5%

D. ESQUEMA

E. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Trace en el papel milimetrado un sistema de coordenadas cartesianas (X,Y) en el centro.

2. Arme el circuito, como muestra el esquema.

F.1 Utilizando Electrodo Plano:

3. Limpie los electrodos planos utilizando el papel lijar y enjuague con agua.4. Verter a la cubeta de vidrio la solución de sulfato de cobre aproximadamente

20ml.5. Coloque los electrodos planos en la cubeta de vidrio y conecte los terminales a

la salida de la fuente D.C. (Escala 6V).6. Espere que el profesor verifique el circuito.7. Encienda la fuente y asegúrese que los electrodos puntuales se encuentre en el

origen del sistema de coordenadas cartesianas (voltímetro marca cero).8. Establezca la polaridad de cada electrodo.9. Manteniendo uno de los electrodos fijos en el origen del sistema de

coordenadas y el otro electrodo en una posición (X,Y); registre el valor que marca el voltímetro (diferencia de potencial).

10. Obtenga por lo menos siete puntos (X,Y) diferentes, cuando se desplaza el electrodo puntual para el mismo valor que marca el voltímetro registrado anteriormente .

11. Registre sus datos en la TABLA 1.

F.2 Utilizando Electrodos Plano y Circular:

1. Limpie los electrodos planos y circulares, utilizando el papel lijar y enjuáguelos con agua.

2. Cambie un electrodo plano por el circular.3. Repítala los pasos 6, 7, 8, 9 y 10 del procedimiento.4. Establezca la TABLA 2.

TABLA N°2. Voltajes utilizando un electrodo plano y otro circular

Diferencia de potencial

(V)0.5 V (-0.5 V) 1 V (-1 V) 1.6 V (-1.6 V) 2 V (-2 V) 2,4 V (-2.4 V)

Coordenadas

(x,y) (x,y) (x,y) (x,y) (x,y) (x,y) (x,y) (x,y) (x,y) (x,y)

1 1.2;1.3 (-1.3;1.4) 2.5;1.5 (-2.5;1) 5.6;3.1 (-5.6;3.1)

7.7;-1.9

(-2.3;0) 4.5;0.8 (-4.9;1)

2 1.2;-0.5

(-1.6;2) 2.5;1.2 (-3;2.9) 3.4;-0.1

(-3;4.1) 4;-0.1 (-2.5;-1) 5;1.4 (-4.7;2.9)

Diferencia de potencial

(V)0.5 V (-0.5 V) 1 V (-1 V) 1.6 V (-1.6 V) 2 V (-2 V) 2,4 V (-2.4 V)

Coordenadas

(x,y) (x,y) (x,y) (x,y) (x,y) (x,y) (x,y) (x,y) (x,y) (x,y)

1 1.1;4 (-2.3; 0) 2;-0.5

(-2.5;1.5) 3;1.8 -3.5;1.3 4.3;-1.9

(-4.5;4.5) 5;4.7 (-5.4;2.8)

2 1.2;-0.5

(-2.3;0.6) 2;-2.5

(-2.5;1.8) 3;3.4 -3.5;-2.7

4.3;-0.1

(-4.5;3) 5;-2.7

(-5.4;-5.2)

3 1;-1.8 (-2.3;-1.3) 2;3.6 (-2.5;3.9) 3;-3.5

-3.5;-2.5

4.3;-1.5

(-4.5;-4.1) 5;-2.5

(-5.4;-6.7)

4 1;2 (-2.3;-2.5) 2;-1.3

(-2.5;-3.4)

3;-1.9

-3.5;-1.4

4.3;2.5 (-4.5;-5.2) 5;-4.5

(-5.4;6.8)

5 1;3.8 (-2.3;-3.6) 2;3.8 (-2.5;-1.6)

3;5.4 -3.5;-3.5

4.3;-1.6

(-4.5;-2.1) 5;6 (-5.4;5.1)

6 1;2.9 (-2.3;0.12)

2;0.2 (-2.5;-3.7)

3;-5.1

-3.5;3.4 4.3;2.3 (-4.5;3.3.1)

5;-6.1

(-5.4;2.9)

3 1.2;-1.4

(-1.6;-4.3)

2.5;-3.8

(-4;-3.2) 4.3;2.5 (-2;5.8) 4.5;-1.5

(-3.5;-2) 5.3;-1.8

(-3;-1.8)

4 1.8;-1.3

(-1.9;-6.4)

5;-4.5 (-4.5;-1.9)

4.9;2.4 (-1.8;4.3)

6.8;2.5 (-6.4;-1.5)

6;-2.1 (-2.6;2.9)

5 2.5;-4.5

(-4.8;1.3) 3;-1.8 (-6.4;2) 6.8;-3.8

(-6.2;5.1)

4.5;-1.6

(-6.9;-1) 6;2.1 (-1.8;3.5)

6 2.4;4.3 (-3.4;2.5) 2;-1.6 (-1;0.9) 6;-2.5 (-4;-3.9) 5.8;2.3 (-6;3.5) 5;3.1 (-2;1.8)

F. ANALISIS DE DATOS EXPERIMENTALES

1. Graficar en el papel milimetrado los pares ordenados (x,y), obtenidos del procedimiento E1 y E2. (Utilice una escala apropiada).

2. En ambas graficas unir los pares ordenados (x,y) que tengan la misma diferencia de potencial.

3. Utilizando lápices de otros colores, dibuje las líneas de fuerza y su sentido en ambas graficas.

G. COMPARACION Y EVALUACION DE RESULTADOS

1. Compare las graficas obtenidas en el experimento y las graficas teóricas.

El Grafico 1 Son líneas rectas y paralelas a comparación de la Grafica 2 que es sus líneas son dientes entre sí.

2. ¿Cómo son las líneas de fuerza, respecto a las superficies equipotenciales?

Las líneas de fuerza son líneas tangentes en todos sus puntos al vector intensidad de campo. Las superficies equipotenciales y las líneas de fuerza son perpendiculares entre sí. 

Al igual que se emplea la representación gráfica del campo eléctrico a través de las líneas de fuerza , se puede representar el Potencial Eléctrico mediante las denominadas superficies equipotenciales, que son el lugar geométrico de los puntos del espacio en los que el potencial tiene un mismo valor, es decir, la familia de superficies V(x, y, z) = cte. 

Una característica importante de las superficies equipotenciales es que son perpendiculares a las líneas de fuerza del campo eléctrico en todo punto, lo cual resulta de las propiedades del operador gradiente. 

Al igual que en el caso de las líneas de fuerza , el cálculo y visualización de las superficies equipotenciales es en general un proceso muy complicado, salvo en el caso simple de una única carga puntual. 

3. ¿Por qué se usa la solución de sulfato de cobre?

Sulfato de Cobre es especialmente elaborado para suplir funciones principales del Cobre en la planta, en el campo de las enzimas: Oxidazas del ácido ascórbico, polifenol, citocromo, etc. También forma parte de la plastocianina contenida en los cloroplastos y que participa en la cadena de transferencia de electrones de la fotosíntesis. Su absorción se realiza mediante un proceso activo metabólicamente. Prácticamente, no es afectado por la competencia de otros cationes. Por el contrario, afecta a los demás cationes.

4. ¿Cómo es el campo eléctrico en el primer caso del procedimiento? Explique.

En el primer caso la grafica del ensayo nos muestra que las cargas eléctricas son paralelas.

5. ¿Cómo es el campo eléctrico en el segundo caso del procedimiento? Explique.

En el segundo caso la grafica del ensayo nos muestra que las cargas eléctricas son diferentes.

H. CONCLUSIONES

Después del laboratorio analizando los datos obtenidos se ve que las líneas de campo salen del objeto cargado positivamente al cargado negativamente, además podemos observar que en ningún momento se cruzan entre ellas.

Evidencie como actúa un campo eléctrico en un pequeño experimento. Estudie aquello de que el campo eléctrico de un conductor cargado es normal

a la superficie. Con respecto a las superficies equipotenciales vemos que son ortogonales al

campo en un punto específico. Se puede apreciar a su vez que el potencial eléctrico varia inversamente proporcional a la distancia, de manera que la diferencia de potencial se mantendrá a lo largo del campo eléctrico (este cambia solo en relación con la distancia respecto a la carga), por lo tanto de un punto cualquiera a otro habrá la misma diferencia de potencial.

El campo eléctrico producido por los dos electrodos colocados simétricamente es

constante, las líneas de campo son perpendiculares a las superficies equipotenciales.

Las superficies equipotenciales que describe el potencial eléctrico producido por dos electrodos paralelos son líneas paralelas a los electrodos y perpendiculares a las líneas de campo.

I. BIBLIOGRAFIA

ELECTROMAGNETISMO Y OPTICA. Gutiérrez Aranzeta Carlos. Limusa Noriega editores.

México. 2002FISICA. Vol. 4 Segunda edición. Comité de MIT Club de Colombia. Editorial Bedout.

Colombia 1969.FUNDAMENTOS DE ELECTRONICA Y MAGNETISMO. Romero Carrera Rodolfo y Anaya Vázquez Rubén. Limusa –Wiley.

México 1969.FISICA II. Serway Raymond A. y Jewett Jr Jonh W. 3ª edición. Thomson. México. 2004