Quinto Reporte- Lineas Equipotenciales (Autoguardado)

7/16/2019 Quinto Reporte- Lineas Equipotenciales (Autoguardado)

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Facultad de IngenieríaLicenciatura en Ingeniería QuímicaLaboratorio de Física IIISección: 08

Repo rte No. 5

Líneas equ ipo tenc iales

Encargado: Osman Carrillo SotoRicardo Leonel Ortiz García 101411

Claudia María Solares Palencia



Resumen

Fundamentos teóricos

Puntos adyacentes, que poseen el mismo potencial eléctrico forman una superficie equipotencial,

la cual puede ser una superficie imaginaria o una superficie real, como una referencia física. No es

ejercido trabajo neto, por las partículas cargadas en un campo eléctrico, cuando la partícula se

mueve a través de dos puntos, en la misma superficie equipotencial. Este comportamiento respeta

la ecuación:

Debido a que, la trayectoria es independiente del trabajo (y por lo tanto de la energía potencial y

potencial), el trabajo tiene un valor de cero para cualquiera camino que conecte los puntos, sobre

una superficie equipotencial, sin importar el camino que estás posean en la superficie. El trabajohecho en un campo eléctrico en una partícula cargada que se mueve sobre uno de estos caminos,

tiene un valor de cero, porque cada uno de estos caminos, empieza y termina en la misma

superficie equipotencial, por lo tanto, no hay carga neta en el potencial. El trabajo hecho de una

partícula cargada que se mueve de un punto a otro en una dirección perpendicular a esta, es de

igual forma cero, porque forma un par de superficies equipotenciales.

Al considerarse la simetría, las superficies equipotenciales, producidas, por una carga puntual o

una carga de simetría esférica, son una familia de planos perpendicular a las líneas de campo. Es

de hecho, que las superficies equipotenciales, son siempre perpendiculares al campo eléctrico, ya

que el vector de este, es tangente a estas líneas. Si el vector del campo eléctrico, no fuese

perpendicular a la superficie equipotencial, tendría una componente que se desplazaría de formaindependiente en la superficie. Y esta componente sería capaz de realizar trabajo, sobre una carga

en una partícula cargada conforme se mueve en la superficie.

Diseño experimental

La práctica se llevo a cabo utilizando los siguientes materiales:

Discusión de resultados

La práctica, llevo a cabo la generación de líneas equipotenciales, utilizando una base de

madera (material no conductor), sobre el cual se armó un sistema conformado por una hoja de

papel periódico, una hoja de papel carbón (celulosa con una capa de grafito para trazos sobre

papel) y una hoja para experimentación y trazos.

Fueron adheridas las anteriores, mencionadas a la superficie metálica, por medio de

placas de aluminio, con dos monedas de veinticinco centavos (aleación de níquel-cobre). A las

cuales, por medio de una fuente de poder DC (corriente directa). A la que se conectó los lagartos a

cada una de las placas, siendo una de estas con carga positiva y la otra con carga negativa. Con lo



cual, se midió utilizando un multímetro, puntos sobre los cuales, tomando un punto de referencia

o pivote, puntos en los cuales el potencial fuese el potencial de cero.

Cada uno de estos puntos se marcó, formando así ocho líneas, las cuales cumpliesen con el

requisito de tener una diferencia de potencial con valor de cero. Posteriormente, se trazaron 5

líneas con puntos equipotenciales, pero sin la presencia de las monedas, dando únicamente a las

placas la carga tanto positiva como negativa.

El resultado de los mapas generados, por medio de los puntos, fue en el caso de la

presencia de monedas, líneas rectas en la parte del centro y curvaturas en los costados. En el

segundo bloque, de líneas se obtuvo de forma similar, pero con menor curvatura las líneas rectas.

Desde el punto de vista físico, la práctica, lleva a cabo la formación de dos electrodos,

siendo el primer sistema de electrodos, dos cargas puntuales con geometría esférica (circular) y en

el segundo caso dos placas horizontales. Estos fenómenos son comprendidos, desde la necesidad

de determinar el potencial efectivo del electrodo, ya que la presencia del papel como material

aislante, limita el campo eléctrico, haciendo que este tome una forma simétrica, sobre la

superficie de madera, la cual no lo afecta dado que este es un material no conductor.

Considerando el primer sistema, de electrodos. Donde existe una carga tanto positiva

como negativa, se observa en la hoja formada, por las diferencias de potenciales curvaturas, más

pronunciadas. Estas se comprenden fácilmente al observar las líneas de campo formadas por

medio de un dipolo:

Imagen 1. Líneas de campo formadas por un dipolo (dos cargas separadas).

Estas líneas respetan de forma directa, la ley de Coulomb. Dado que las líneas de campo,

de la carga positiva poseen una mayor intensidad, al salir de esta y aumentan al ser recibidas por

la carga negativa. Es remarcable, que el punto en el cual, se conectan estas, poseen diferente

potencial entre sí, pero de forma concéntrica expansiva, las líneas equipotenciales, pueden ser

trazadas, generando así, líneas verticales, las cuales son perpendiculares a la línea que se forma

entre dichas cargas. Razón por la cual, las líneas más cercanas (con menor carga) poseen una

forma más recta que las están saliendo de las mismas, ya que estos vectores de campo, posee una

magnitud mayor, dada la relación con el cuadrado de distancia.



Imagen 2. Líneas equipotenciales, de dos placas cargadas.

Por otro punto de vista, cabe resaltar, que en el caso de las placas directamente, sin la

presencia de las monedas, forman dos mono-bloques, paralelos, que emiten líneas de campo,

donde la carga es más intensa en la parte cercana, respetando el principio de Coulomb, de la

distancia para la fuerza electroestática, y es a su vez, la forma simétrica y paralela, la que permite

que no se posea deformación alguna en las líneas equipotenciales.

Surge, la interrogante, sobre las líneas trazadas, en el papel. Estas poseen una forma

deformada, ya que las placas, poseen los sujetadores (de un material conductor) por lo que las

líneas de campo no son propiamente simétricas y dan lugar a la deformación claramente vista.

Como punto final, es factible dar mención, a la intensidad de los campos formados, por

superficies, curvas, ya que estas poseen una mayor intensidad. Por efecto de la forma regular, con

la cual, estas son emitidas o absorbidas, para cargas positiva y negativa respectivamente.

Generando una forma circular, la cual posee una intensidad mayor a la referida con las placas

paralelas.

Conclusiones

Los campos eléctricos, son más intensos cerca de superficies que posean mayores

curvaturas.

Las líneas del campo eléctrico y las superficies equipotenciales, demuestran un

comportamiento acorde a las interacciones propuestas por la ley de Coulomb.

Referencias

Giancoli, D. C. (2009). Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics. New Jersey:Pearson Prentice Hall.

Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. (2012). Fundamental of Physics Extended. Cleveland:

John Wiley & Sons, Inc.

Young, H. D., & Freedman, R. A. (2009). Física Universitaria con Física Moderna (Vol. II).

México: Pearson Educación.

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