PRÁCTICA 2: LÍNEAS EQUIPOTENCIALES

1. INTRODUCCIÓN

La existencia de la carga eléctrica se pone de manifiesto por los efectos que produce.  Un cuerpo cargado eléctricamente altera el espacio circundante creando lo que se conoce como campo eléctrico.  Michael Faraday introdujo el concepto de líneas de campo con el objeto de tener una representación imaginaria de un campo eléctrico.  La existencia  de un campo eléctrico asigna a cada punto del espacio una propiedad eléctrica caracterizada por la cantidad escalar potencial eléctrico.  Una distribución continua de puntos que tienen el mismo potencial eléctrico es llamada superficie equipotencial.  Para una distribución de carga determinada se puede representar su configuración de campo eléctrico obteniendo las líneas de campo a partir de las superficies equipotenciales.

1. MARCO TEÓRICO

Consulte los temas dados a continuación para la buena realización de la práctica de laboratorio.

• Campo eléctrico: Un campo eléctrico es un campo de fuerza creado por la atracción y repulsión de cargas eléctricas (la causa del flujo eléctrico) y se mide en Voltios por metro (V/m). El flujo decrece con la distancia a la fuente que provoca el campo.
• Unidades:

La unidad del campo eléctrico en  el SI es Newton por Culombio (N/C), Voltio por metro (V/m) o, en unidades básicas, kg·m·s−3·A−1 y la ecuación dimensional es MLT-3I-1

• Características: Un Campo Eléctrico tiene como características principales la dirección, el sentido y la intensidad, La Dirección y Sentido de un Campo Eléctrico en un punto se define como la dirección y sentido de la fuerza que se ejercería sobre una carga puntual y positiva (carga de prueba q0) situada en dicho punto.
• Intensidad eléctrica; 

E→=F→q⇒

F→=q⋅E→

De aquí podemos deducir que:

• Si la carga es positiva (q > 0), la fuerza eléctrica tendrá el mismo signo que el campo y por tanto q se moverá en el sentido del campo.
• Si la carga es negativa (q < 0), la fuerza eléctrica tendrá distinto signo que el campo y por tanto q se moverá en sentido contrario al campo.
• Las cargas positivas se mueven en el sentido del campo eléctrico y las cargas negativas se mueven en sentido contrario.

• Líneas equipotenciales: Las líneas equipotenciales son siempre perpendiculares al campo eléctrico. En tres dimensiones esas líneas forman superficies equipotenciales. El movimiento a lo largo de una superficie equipotencial, no realiza trabajo, porque ese movimiento es siempre perpendicular al campo eléctrico
• característica: Las líneas equipotenciales son como las líneas de contorno de un mapa que tuviera trazada las líneas de igual altitud. En este caso la "altitud" es el potencial eléctrico o voltaje.
• Representación gráfica de los campos eléctricos uniformes y de sus respectivas líneas equipotenciales:

[pic 2]

[pic 3]

• ¿Cómo se determina la diferencia de potencial eléctrico que existe entre dos puntos de un campo eléctrico uniforme?

V=[pic 4]

Siendo  w el trabajo que debe hacer un agente exterior para mover la carga de prueba Q0 desde el infinito al punto en cuestión

Visite el Link para profundizar acerca del comportamiento del voltaje en las líneas equipotenciales.

https://www.youtube.com/watch?v=daA89ECzx58

Una de las aplicaciones más importantes de la teoría de las líneas equipotenciales es la del mantenimiento en caliente o en energizado de líneas de transmisión, y consiste en poner a una persona al mismo potencial que el de una línea de transmisión (138000, 230000 y hasta 500000 voltios) generalmente lo hacen con helicópteros. Explique porque un operario puede realizar cualquier mantenimiento en una línea de transmisión eléctrica, siempre y cuando no se acerque ni tope una de las otras dos fases de esta línea.

1. MATERIALES

Kit de líneas equipotenciales (cubeta, electrodos planos y circulares, aro)

4 Cables banana - banana                                1 Voltímetro

1 Fuente de voltaje cc                                Papel milimetrado

Agua                                                        PC y Simuladores

1. PROCEDIMIENTO

1. DESCRIPCION DEL EQUIPO PARA TOMA DE DATOS

Se dispone de una cubeta que permite ubicar una cuadrícula en su fondo para facilitar el mapeo.  Dentro de la cubeta se ubican los electrodos (de diferentes geometrías), los cuales se conectan directamente a los bornes de la fuente CC.  Un terminal del voltímetro se conecta con uno de los electrodos mientras que el otro queda libre para permitir sondear diferentes puntos dentro de la cubeta y determinar así la diferencia de potencial entre ese punto y el electrodo donde se ha conectado el voltímetro.  Se introduce agua en la cubeta para que el campo eléctrico genere pequeñas corrientes que facilitan su detección (corrientes transitorias). 

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