Realizar el trazado del patrón de líneas equipotenciales, y de líneas de fuerza del campo eléctrico para varios sistemas de carga eléctrica.

OBJETIVO

Realizar el trazado del patrón de líneas equipotenciales, y de líneas de fuerza del campo eléctrico para varios sistemas de carga eléctrica.

ANTECEDENTES TEÓRICOS

1. CAMPOS ELECTRICOS:

Un campo eléctrico, llamado también campo de fuerza, es una región en la cual las fuerzas eléctricas actúan en las cargas eléctricas presentes.[pic 1]

2. LINEAS DE FUERZA:

Faraday introdujo el concepto de líneas de fuerza para visualizar la intensidad y la dirección del campo eléctrico.

Una línea de fuerza es la trayectoria que una carga de prueba seguirá al moverse en el campo eléctrico. La trayectoria es tangente en cualquier punto a la dirección del campo en ese punto.

3. DIFERENCIA DE POTENCIAL: Dos puntos en un campo eléctrico tienen una diferencia de potencial si se requiere trabajo para llevar una carga de un punto a otro.

4. POTENCIAL ABSOLUTO:

El potencial absoluto en un punto dentro de un campo eléctrico se puede definir, numéricamente, como el trabajo por unidad de carga requerido para traer una pequeña carga positiva de un punto fuera del campo al punto considerado.

5. SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES:

 Es posible encontrar un gran número de puntos en un campo eléctrico que tenga el mismo potencial. Si se dibuja una línea o superficie que incluya estos puntos, se le llama línea o superficie equipotencial.

6. LINEAS DE FUERZA PERPENDICULARES A SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES:

 Como no se realiza trabajo al mover una carga en una superficie equipotencial, entonces no hay componentes del campo eléctrico a lo largo de una superficie equipotencial.

Por lo tanto el campo eléctrico o líneas de fuerza deben ser perpendiculares (normales) a la superficie equipotencial e cualquier punto. Es más fácil localizar experimentalmente las líneas o superficies equipotenciales que las líneas de fuerza, pero si una es conocida se puede obtener la otra. Los dos conjuntos de líneas deben siempre ser normales a las otras en cualquier lugar.

7. POTENCIAL DE UN CONDUCTOR:

 Los electrones en un conductor se pueden mover bajo la acción de un campo eléctrico y si el conductor se coloca en un campo eléctrico, habrá un flujo de electrones hasta que todos los puntos dentro del conductor almacenen el mismo potencial. En este momento no habrá campo eléctrico neto dentro del conductor ya sea que sea sólido o hueco (suponiendo que no contiene cargas aisladas). Así, para proteger una región del espacio de un campo eléctrico, solo se necesita encerrar esa región dentro de un contenedor conductor.

8. DESCRIPCION:

El aparato consiste de un tablero para el mapeo del campo, un elemento móvil para tomar mediciones, 6 placas y 2 plantillas de plástico.

Los patrones de las dos plantillas son una mezcla de los patrones de las 6 placas.

Cualquiera de los 6 patrones de las placas se puede reproducir con las plantillas.

En el tablero están conectadas 8 resistores del mismo valor en serie entre las 2 terminales

X y Y, para tener 8 puntos separados por la misma diferencia de potencial.

9. PUESTA EN FUNCIONAMIENTO:

Se requiere el siguiente equipo:

a) Una fuente de potencial de 6V o un generador de señales.

b) Un detector de punto nulo. Ejemplo: un par de audífonos usados junto con el generador de señales o un galvanómetro usado junto con la fuente de potencia.

c) Voltee el tablero y vera dos barras metálicas. Cada una tiene perforado dos hoyos. Dos de estos hoyos tienen tornillos de mariposa con tuerca. Remueva los tornillos y centre una de las placas de manera que los hoyos en la placa coincidan con los hoyos en las barras metálicas.

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