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Instituto Tecnológico de las
Américas
Ciencias Básicas
ALUMNO: Patrick Richter ID: 2021-
1. OBJETIVOS
Observar la forma de las líneas del campo eléctrico en un plano, producidas por una
distribución de carga.
Trazar las líneas de Campo Eléctrico y las líneas equipotenciales.
2. INTRODUCCIÓN
Michel Faraday (1791 – 1867), fue el primero en querer darle al campo eléctrico
E una
representación visual que permitiera imaginar los sentidos en los que este aplicaría la fuerza
sobre una carga de prueba q 0
, mediante el diseño de líneas de fuerza.
Las líneas de fuerza siguen siendo una manera
conveniente de representar en la mente la
forma de los campos eléctricos. Se las usa con
este fin, pero en general no se las usa
cuantitativamente, aunque también en ese caso
se comprobaría que donde hay mayor densidad
de líneas de fuerza significa que en ese lugar el
vector Intensidad de Campo Eléctrico
E es más
intenso.
Es posible conseguir una representación gráfica
de un campo de fuerzas empleando las
llamadas líneas de fuerza. Son líneas
Fig. 1. Ejemplos de campos eléctricos
Líneas de Campo Eléctrico
y Líneas Equipotenciales
imaginarias que describen, si las hubiere, los cambios en dirección de las fuerzas al pasar de un
punto a otro. En el caso del campo eléctrico, las líneas de fuerza indican las trayectorias que
seguirían (solo inicialmente) las partículas positivas si se las abandonase libremente a la
influencia de las fuerzas del campo. Por lo tanto, el campo eléctrico será un vector tangente a la
línea de fuerza en cualquier punto considerado.
Ejemplo de líneas de campo eléctrico de partículas o distribuciones de cargas en figura 1.
Definimos como superficie equipotencial
aquella en la que todos sus puntos tienen el
mismo potencial V, o sea que es una superficie
en cuyos puntos su valor es constante. Debido a
esto, cuando una partícula se mueve a lo largo
de una superficie o línea equipotencial las
fuerzas eléctricas no realizan trabajo ( W = q ∙ ∆ V
). De aquí se deduce que la fuerza eléctrica que
actúa sobre la carga que se encuentra sobre una
superficie equipotencial, debe necesariamente
tener una dirección perpendicular a la superficie
misma.
Al igual que las líneas de campo sirven para
visualizar el campo, las superficies
equipotenciales son útiles para visualizar el
comportamiento espacial del potencial (ver figura 2).
3. EQUIPO.
Phet: Cargas y Campos
https://phet.colorado.edu/sims/html/charges-and-fields/latest/charges-and-fields_es.html
Papel cuadriculado.
Fig. 2. Líneas de C. E. y líneas equipotenciales.
Con los valores de potencial de las catorce líneas trazadas llenar la tabla 1.
Con estos datos descargados a Excel, graficar el voltaje en función de la distancia.
¿Qué relación encuentra? Al linealizar esta gráfica y hacer el ajuste por mínimos cuadrados, el
valor de la pendiente resultante encontrada, ¿explica que posible medio dieléctrico es en el que
se encuentra la carga según la simulación?
Fig 6. Líneas equipotenciales de una carga puntual
Voltaje en función de la distancia,
exponencial.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
0
10
20
30
40
Voltage
Voltaje en función de la distancia,
lineal.
Tabla 1
R (m) Voltage
Segunda parte.
Disponer ahora dos cargas de signo contrario a 4 m de distancia entre
ambas.
Con el trazador de las líneas equipotenciales trazar las líneas a partir de la
carga positiva cada 0.25 m y con esos datos llenar la tabla 2.
Con los datos encontrados y con Excel, realizar la gráfica de V en función
de R.
Encontrar la ecuación teórica del potencial creado por ambas cargas entre
ellas y graficar dicha ecuación en el mismo gráfico de la experimental y
compararlas.
Tercera parte.
Ubicando el sensor que indica la dirección del
campo eléctrico en cada posición donde se le
coloca en una de las líneas equipotenciales,
colocar la siguiente (ver fig 7) cada vez en la
línea equipotencial sucesiva sobre el vector
intensidad del campo eléctrico y línea
equipotencial sucesiva, y al final, trace la línea
tangente en todos esos puntos y verifique la
forma de la línea del campo eléctrico. Realizar
con tres puntos de partida diferente. Fig 7. Trazo de los vectores Campo
Eléctrico
Sensores, marcando equivalencia de onda.
Tabla 2
R (m) Voltage
