¡Descarga Informe de Laboratorio: Líneas de Campo Eléctrico y Líneas Equipotenciales y más Ejercicios en PDF de Electromagnetismo solo en Docsity!
Informe de Laboratorio No. 2 Líneas de Campo Eléctrico y líneas Equipotenciales. Docente: Olga Lucia Godoy Morales Sergio Daniel Buitrago Suancha Julián Felipe De La Rosa Guevara Santiago Portilla Gálvez Maria Camila Barrera Neme Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito Laboratorio de Física del Electromagnetismo (FIEM) Colombia, Bogotá D.C. 2024 - 2
- Pregunta ¿Cuál es la relación entre las líneas de campo de eléctrico y las líneas equipotenciales para diferentes electrodos?
- Fenómenos o comportamiento por estudiar En este laboratorio el fenómeno a estudiar son las líneas equipotenciales y cómo se relacionan con el campo eléctrico generado por dos cargas puntuales, dos anillos concéntricos y por dos electrodos paralelos.
- Conceptos relacionados Campo Eléctrico : Es una región del espacio donde una carga eléctrica experimenta una fuerza. La magnitud y dirección de esta fuerza dependen de la posición dentro del campo y de la carga que lo genera. Se define matemáticamente como la fuerza por unidad de carga. Potencial Eléctrico: s la cantidad de energía potencial eléctrica que tiene una carga debido a su posición dentro de un campo eléctrico. Se mide en voltios y representa el trabajo necesario para mover una carga desde un punto de referencia (generalmente el infinito) hasta un punto específico en el campo, sin considerar la aceleración de la carga. Líneas Equipotenciales: Son superficies o líneas en las que el potencial eléctrico es constante. Estas líneas son siempre perpendiculares a las líneas del campo eléctrico. Aislante: es un material que no permite el paso fácil de la corriente eléctrica. Los átomos de los aislantes tienen electrones fuertemente ligados a sus núcleos, lo que impide que los electrones se muevan libremente a través del material. Conductor : Es un material que permite el flujo libre de electrones, lo que facilita el paso de la corriente eléctrica. En un conductor, los electrones pueden moverse fácilmente entre átomos, lo que lo hace ideal para transmitir electricidad. Propiedades de los conductores: Es una propiedad de los conductores eléctricos que en su centro no hay campo eléctrico, es decir; el campo eléctrico es igual a cero.
- Procedimiento En la práctica se empiezan a hacer diferentes experimentos al generar campo eléctrico constante. Se empieza a generando campo eléctrico con dos electrodos conectados a un batería, estos electrodos sumergidos en glicerina y Maizena. La Maizena al estar en la glicerina y expuesta al campo eléctrico; hace que sean visibles las líneas de campo eléctrico que se forman por las dos barras cargadas. Se observa que las líneas del campo empiezan a verse perpendiculares a los cuerpos cargados. Se observa este comportamiento en diferentes modos:
- En lugar de dos barras paralelas sumergimos en el líquido un extremo de una barra simulando dos cargas puntuales: Como ahora solo son dos cargas puntuales, observamos una variación drástica en las líneas de campo eléctrico, tiene curvas entorno a ellas en realidad si observamos de forma detallada, resaltaría que las líneas de campo eléctrico y las cargas puntuales son perpendiculares entre sí.
- Luego se genera campo eléctrico al cargar dos anillos concéntrico. Cada anillo tiente carga diferente, pero se observa que se genera el mismo el mismo efecto que cuando se pone un conductor concéntrico en medio de un campo eléctrico y es, que en su interior no hay campo eléctrico.
Estos experimentos se realizaron la primera mitad de la clase, en la siguiente nos encontramos con un sistema muy parecido al primero que hicimos con los electrodos, pero en este caso no observamos el campo eléctrico, se hallan las líneas equipotenciales con un Voltímetro.
- Principios. Líneas de Campo Eléctrico : Las líneas de campo eléctrico muestran la dirección y la magnitud del campo. Cuantas más juntas están las líneas, mayor es la magnitud del campo. Además, las líneas de campo eléctrico nunca se cruzan. Superposición de Campos Eléctricos: Si hay varias cargas, el campo eléctrico en un punto es la suma vectorial de los campos generados por cada carga individual. Esto implica que los campos eléctricos pueden reforzarse o anularse según sus direcciones. Relación entre Campo y Potencial : El campo eléctrico está relacionado con el gradiente del potencial eléctrico. El campo eléctrico es la tasa de cambio espacial del potencial y se expresa como: 𝐸 = −∇𝑉 donde −∇𝑉 es el gradiente del potencial eléctrico V. Esto significa que el campo eléctrico apunta en la dirección en la que el potencial eléctrico disminuye más rápidamente.
- Registro y transformación de datos Trazaremos algunas líneas equipotenciales en diferentes escenarios para poder observar e interpretar como se ven las líneas equipotenciales y cómo se relacionan con el campo eléctrico. Primero usaremos un simulador para dibujar las líneas equipotenciales de algunos de los casos anteriores, debido a que de forma física no es posible ver este fenómeno.
Se observa que ocurre un efecto muy similar con estas dos barras o electrodos, al cargarlas y generar el campo eléctrico constante interpretamos las flechas blancas como líneas de campo eléctrico y aquí puede observarse mejor que el campo eléctrico apunta en dirección opuesta a la mayor concentración de potencial eléctrico, es decir las líneas de campo apuntan hacia donde las líneas de potencial eléctrico son más amplias y por ende menos potencial eléctrico. En el centro del anillo con carga positiva el campo eléctrico en realidad es cero, no se logró encontrar la manera de mostrarlo con ese simulador, pero durante la práctica se puede evidenciar que el centro es nulo de campo eléctrico, también en medio de las dos cargas se evidencia una mayor concentración de potencial eléctrico.
- Por último, te toman medidas intentando encontrar las líneas equipotenciales con un campo eléctrico constante en dos electrodos, y trazamos las líneas, equipotenciales con puntos que iremos encontrando:
- Teoría Perpendicularidad: El campo eléctrico siempre es perpendicular a las líneas equipotenciales. Esto significa que, si te mueves a lo largo de una línea equipotencial, no experimentarás ninguna componente de fuerza eléctrica en esa dirección. Esto ocurre porque no hay cambio en el potencial eléctrico a lo largo de una línea equipotencial. Dirección del Campo : El campo eléctrico apunta en la dirección en la que el potencial disminuye más rápidamente. Es decir, si te mueves en la dirección del campo eléctrico, te desplazarás hacia regiones de menor potencial. El campo sigue el gradiente del potencial eléctrico. Trabajo y Líneas Equipotenciales : No se realiza trabajo al mover una carga a lo largo de una línea equipotencial, ya que el potencial es constante y, por tanto, la diferencia de energía potencial es cero en esa trayectoria. El trabajo se realiza solo si la carga se desplaza entre diferentes líneas equipotenciales.
