Informe laboratorio potencial electrico

^[1] 

LINEAS EQUIPOTENCIALES

Laboratorio N° 2 (2018)

M. Burbano, G. Guancha, D. Muñoz, O. Rivera y J. Villalobos

Facultad de Ingeniería

Universidad Mariana

Resumen— En el presente trabajo se estudia la variación del potencial eléctrico alrededor de electrodos de formas diversas dispuestos sobre un tanque electrolítico, y sometidos a una diferencia de potencial determinada.  Las mediciones se realizan con la ayuda de un multímetro conectado adecuadamente, de modo tal que registre las diferencias de potencial para puntos (x, y) sobre el recipiente. Se elige un voltaje adecuado y se recorre la cubeta buscando lecturas idénticas, es posible con los datos de estas coordenadas determinar líneas en las que todos sus puntos registren el mismo valor de potencial mediante el software Surfer. Posteriormente se estudian las propiedades de estas líneas. El montaje experimental de esta práctica permite que el estudiante sea capaz, en primera instancia, de realizar la visualización de las líneas equipotenciales para varias configuraciones diferentes de los electrodos. Adicionalmente, con los dibujos realizados, y teniendo en cuenta la distancia de separación de una línea equipotencial dada con respecto a un punto de referencia, el estudiante será capaz de intuir cómo es la distribución espacial del potencial eléctrico; e incluso, podrá también dibujar las líneas de campo eléctrico.

Palabras Claves— Potencial electrico, campo eléctrico, diferencia de potencial, lineas de campo, lineas equipotenciales.

Abstract— In the present work we study the variation of the electric potential around electrodes of different shapes arranged on an electrolytic tank, and subjected to a determined potential difference. The measurements are made with the help of a properly connected multimeter, so as to record the potential differences for points (x, y) on the vessel. An appropriate voltage is chosen and the cube is searched for identical readings, it is possible with the data of these coordinates to determine lines in which all its points register the same potential value through the Surfer software. Later, the properties of these lines are studied. The experimental setup of this practice allows the student to be able, in the first instance, to visualize the equipotential lines for several different configurations of the electrodes. Additionally, with the drawings made, and taking into account the separation distance of a given equipotential line with respect to a reference point, the student will be able to intuit what the spatial distribution of the electric potential is like; and even, you can also draw the electric field lines.

Keywords— Electric potential, electric field, potential difference, field lines, equipotential lines.

1. INTRODUCCION

T

ODA partícula que tenga carga eléctrica genera un campo eléctrico. El campo eléctrico describe   la interacción entre cuerpos con carga eléctrica. Para poder determinar la naturaleza del campo eléctrico es necesario graficarlo.  Las líneas equipotenciales son de gran ayuda para este propósito ya que en una línea equipotencial la energía potencial no cambia, entonces no se necesita realizar trabajo para mover un cuerpo con carga a lo largo de una superficie equipotencial. Por esto se sabe que las líneas equipotenciales forman ángulos rectos respecto a la dirección del campo eléctrico, es decir que son perpendiculares a este en cualquier punto dado. El presente informe da a conocer un análisis de la interacción de dos electrodos con tres diferentes configuraciones (Barra-Barra, Punto-Barra, Punto-Punto); en cada uno de los arreglos se realizó una serie de mediciones de voltaje en intervalos de distancia diferentes para encontrar los puntos que presenten el mismo potencial eléctrico, estos datos se utilizaron para realizar las gráficas de las líneas equipotenciales con un Software especializado esto con el fin de poder estudiar el comportamiento de la superficie equipotencial y por ende el del campo eléctrico generado por las cargas.

El objetivo principal de este laboratorio fue afianzar y poner en práctica los conocimientos adquiridos en clase sobre potencial electrico y lineas equipotenciales, además, observar su representación gráfica y realizar un analisis de los resultados obtenidos.

Para llegar a la meta propuesta se tuvo que alcanzar objetivos específicos como fueron: Visualizar las líneas equipotenciales, así como los vectores de campo para varias configuraciones de electrodos con el programa Surfer. Intuir como son las líneas de campo eléctrico. Comprender la dependencia espacial del potencial eléctrico en función de una carga. Dibujar las lineas de campo aproximadas según las lineas equipotenciales.

1. MARCO TEÓRICO

1. Potencial Eléctrico

El potencial eléctrico en un punto del espacio es una magnitud escalar que nos permite obtener una medida del campo eléctrico en dicho punto a través de la energía potencial electrostática que adquiriría una carga si la situásemos en ese punto. El potencial eléctrico en un punto del espacio de un campo eléctrico es la energía potencial eléctrica que adquiere una unidad de carga positiva situada en dicho punto.

[pic 1]

Donde V es el potencial eléctrico en un punto del campo eléctrico. Su unidad en el S.I. es el julio por culombio (J/C) que en honor a Alessandro Volta recibe el nombre de Voltio. Ep es la energía potencial eléctrica que adquiere una carga testigo positiva q' al situarla en ese punto.

El hecho de que todas las magnitudes sean escalares, permite que el estudio del campo eléctrico sea más sencillo. De esta forma, si se conoce el valor del potencial eléctrico V en un punto, podemos determinar que la energía potencial eléctrica de una carga q situada en él es:

[pic 2]

1. Superficies equipotenciales

Aquellos puntos contiguos donde el valor del potencial eléctrico es el mismo, reciben el nombre de superficie equipotencial. Cada punto de una superficie equipotencial se caracteriza porque:

• El campo eléctrico es perpendicular a la superficie en dicho punto y se dirige hacia valores decrecientes de potencial eléctrico

• Cada punto solo puede pertenecer a una superficie equipotencial, ya que el potencial eléctrico es un único valor en cada punto.

[pic 3]

Fig.  1.  Lineas equipotenciales para dos cargas puntuales. Fuente: Heurema.

...