Informe de Laboratorio Física electricidad y magnetismo

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Universidad Tecnológica de bolívar

Facultad de Ingeniería

Cartagena de Indias D. T. y C.

7/09/22

Informe de Laboratorio

Física electricidad y magnetismo.

Superficies Equipotenciales y Líneas de Campo Eléctrico.

Experiencia 3 a realizar

Grupo🡪K1

Profesor:

Gabriel Andrés Hoyos Gómez Casseres

Presentado Por:

 Diana Rodríguez Puello – T00063951

 Diego Martínez Lora – T00066707

 Diego Ramírez Lombana - T00066421

 Iván Genes Espitia – T00066392

 Jorge Marcos Vélez Ebratt – T00065712

INTRODUCCIÓN

El propósito de este informe es demostrar lo observado en la tercera práctica de laboratorio de electro física, donde se empleó un conjunto de puntos de coordenadas (x,y) con el mismo voltaje en cada configuración de electrodos, para poder dibujar el campo eléctrico. Líneas de Aquellas líneas equipotenciales formadas por puntos de potencial constante. En este documento se detallan conceptos y procedimientos para desempeñarse de manera más discreta en el laboratorio.

Por otro lado, esta experiencia pretende estudiar la interacción entre cuerpos cargados y distinguir qué son las líneas de campo eléctrico y las líneas equipotenciales. Y también saber dibujar líneas de campo eléctrico trazando la ecualización de potencial y observando cómo se comporta cada una según la configuración de la carga o electrodos. Una vez más, el objetivo es comprender la relación entre el campo eléctrico y la diferencia de potencial.

OBJETIVOS GENERALES  

• Dibujar líneas de campo eléctrico a través del mapeo de líneas equipotenciales. 
• Analizar las características de las líneas equipotenciales y de las líneas de campo eléctrico. 
• Entender la relación entre potencial y campo eléctricos. 

OBJETIVOS ESPECÍFICOS  

• Conocer cómo son las líneas equipotenciales y las de campo eléctrico de cada configuración (electrodos paralelos, electrodos concéntricos y electrodos de cargas puntuales con diferente signo). 

• Saber dibujar las líneas de campo eléctrico a partir de las líneas equipotenciales. 

MARCO TEÓRICO

Potencial eléctrico  

El potencial o voltaje es una magnitud que cuantifica la diferencia de potencial entre dos puntos. Dicho de otro modo, es la fuerza necesaria que necesita una carga eléctrica para que fluya a través de un circuito eléctrico cerrado. La unidad de medida del potencial eléctrico en el sistema internacional de unidades corresponde al voltio (V) y matemáticamente se expresa así:   

V=EqV=Eq

Donde: 

EE

: energía potencial eléctrica. 

qq

: carga de la partícula. 

Campo eléctrico  

Es un campo generado gracias a las fuerzas eléctricas de atracción y repulsión. Igualmente, se puede establecer como la fuerza eléctrica por unidad de carga. Matemáticamente es un vector y se expresa así:  

E→=F→qE→=F→q

Donde: 

F→F→

: fuerza eléctrica. 

qq

: carga. 

Relación entre el campo eléctrico y el potencial  

El campo eléctrico se puede calcular por medio del potencial en un punto del espacio, lo que se hace es derivadas del potencial. La relación entre el potencial y el campo eléctrico uniforme es:  

E=−ΔVΔSE=−∆V∆S

Donde

ΔS∆S

es la distancia en la que el cambio de potencial (

ΔV∆V

) se da. Y el signo negativo indica que el campo eléctrico apunta en la dirección de la disminución de potencial. El campo eléctrico es el gradiente (derivadas parciales) del potencial.  

E=−∇VE=−∇V

E=−∂V∂xiˆ−∂V∂yjˆ−∂V∂zkˆE=−𝜕V𝜕xi^−𝜕V𝜕yj^−𝜕V𝜕zk^

Superficies equipotenciales  

Son aquellas en las que la diferencia de potencial existente entre dos puntos de la misma es cero, pues el voltaje en los puntos de toda la región se mantiene constante. Ahora, algo que caracteriza a las superficies equipotenciales es que las líneas de campo eléctrico que pasan por ella deben ser siempre perpendiculares, esto debido a que la fuerza electrostática no realiza trabajo, ya que el voltaje no varía. Y cabe resaltar que, para que el trabajo efectuado por una fuerza sea nulo, esta tiene que ser perpendicular al desplazamiento. 

Líneas equipotenciales 

Son las líneas de campo que constituyen a las superficies equipotenciales, y poseen un voltaje constante.

Líneas de campo eléctrico  

Son líneas imaginarias que contribuyen a la visualización del cambio de dirección que tiene el campo eléctrico al transitar en el espacio de un punto a otro. 

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Algunas de las propiedades de las líneas de campo eléctrico son: 

• El número de líneas de campo que posee la carga será proporcional al valor de la misma, ya sea que salgan o entren. 
• Las líneas de campo salen siempre de las cargas positivas y terminan en el infinito o en las cargas negativas. 

• Si las líneas de campo son paralelas, el campo eléctrico será constante. 
• El campo eléctrico será un vector tangente en cualquier línea considerada de este.  

Las líneas de campo para las distintas configuraciones que se van a trabajar en el laboratorio se muestran a continuación:  

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