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Superficies EquipotencialesUniversidad de San Carlos, Facultad
de Ingeniera
Departamento de FsicaLaboratorio de Fsica 2
2011-14670 Derick Fabricio Zecea Navas
ResumenSe analiz como se generan las superficies
equipo-tenciales alrededor de tres diferentes distribuciones de
carga:dos cargas puntuales, una carga puntual y una placa y
dosplacas cargadas. Utilizando un tablero y papel conductor
selocalizaron varios puntos que se encontraban al mismo
potenciallos cuales al ser unidos iban formando cada una las
curvasque representaban las superficies. Se determin que las
lneasequipotenciales cambian un poco su forma dependiendo de
laforma de la carga que las genera.
I. OBJETIVOS
I-A. Generales
Dibujar curvas equipotenciales para diferentes distribu-ciones
de carga.
I-B. Especficos
Dibujar curvas equipotenciales para dos cargas puntuales.Dibujar
curvas equipotenciales para una placa cargada.Dibujar curvas
equipotenciales para dos placas cargadas.Determinar caractersticas
particulares de las curvas ge-neradas por cada tipo de
carga.Comprender el concepto de superficie equipotencial.
II. MARCO TERICO
Superficies EquipotencialesLas superficies equipotenciales son
aquellas en las que el
potencial toma un valor constante. Por ejemplo, las superfi-cies
equipotenciales creadas por cargas puntuales son esferasconcntricas
centradas en la carga, como se deduce de ladefinicin de potencial.
El radio de estas esferas es constante.
Por otra lado, para que el trabajo realizado por una fuerzasea
nulo, sta debe ser perpendicular al desplazamiento, por loque el
campo elctrico (Que es paralelo a la fuerza) siemprees
perpendicular a las superficies equipotenciales.
Cuando el campo potencial se restringe a un plano, lainterseccin
de las superficies equipotenciales con dichoplano se llaman lneas
equipotenciales.
Figura 1.Representacin grfica de las lneas equipotenciales
generadas debido a dos cargas puntuales.
Figura 2.Representacin grfica de las lneas equipotenciales
generadas debido a una placa cargada.
Propiedades de las Superficies Equipotenciales
Las propiedades de las superficies equipotenciales se
puedenresumir en:
Las lneas de campo elctrico son, en cada punto, per-pendiculares
a las superficies equipotenciales y se dirigenhacia donde el
potencial disminuye.El trabajo para desplazar una carga entre dos
puntos deuna misma superficie equipotencial es nulo.Dos superficies
equipotenciales no se pueden cortar.
III. DISEO EXPERIMENTAL
III-A. Materiales
1. Fuente de alimentacin DC.2. Dos alambres tipo banana-larga.3.
Multmetro Digital con puntas de prueba.4. Tablero de plstico.5.
Papel mantequilla.6. Papel pasante.7. Papel conductor.8. Cintas
magnticas.
III-B. Magnitudes a Medir
III-C. Procedimiento Experimental
1. Colocar el papel mantequilla sobre el tablero.2. Colocar el
papel pasante sobre el papel mantequilla.
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3. Por ltimo colocar el papel conductor.4. Fijar las tres hojas
de papel con las cintas magnticas.5. Ajustar la fuente de poder de
manera que suministre 10
voltios.6. Colocar los cables conectados a la fuente sobre
los
electrodos del tablero.7. Colocar el multmetro en la posicin
para medir voltaje
en corriente directa.8. Colocar la punta negativa del multmetro
sobre el elec-
trodo negativo del tablero.9. Con la punta positiva del
multmetro se debe recorrer
la superficie del papel conductor sin realizar demasiadapresin,
se deben buscar al menos 6 puntos diferentesque se encuentren al
mismo potencial y marcarlos dandoun ligero golpe sobre el papel
para dejar una marca sobreel papel mantequilla.
10. realice el paso anterior para diferentes valores de
poten-cial a fin de conseguir varias superficies por ejemplo 1V,3V,
5V y 7V.
11. Retire el papel del tablero y una los puntos con una
lneasuave para formar la curva.
12. Repita los pasos anteriores pero esta vez colocando unaplaca
metlica bajo uno de los electrodos del tablero,luego coloque una
bajo cada electrodo.
III-D. Diagrama del Diseo Experimental
Figura 3.Representacin grfica del montaje del equipo
utilizado
durante la prctica.
IV. RESULTADOS
Figura 4.Curvas equipotenciales generadas por dos cargas
puntuales.
Figura 5.Curvas equipotenciales generadas por una placa
cargada.
Figura 6.Curvas equipotenciales generadas por dos placas
cargadas.
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V. DISCUSIN DE RESULTADOS
Podemos observar en la Figura 4 las curvas generadaspor los dos
electrodos del tablero que funcionaron comodos cargas puntuales se
puede apreciar una curva unpoco irregular debido a que durante el
experimento no selogr mucha exactitud en la medida de voltaje que
poseacada punto. Tericamente las curvas deberan asemejarsea varios
crculos concntricos que encierran el puntodonde se encuentra la
carga, debido al rea en la cual setrabaj deberamos poder visualizar
la mitad de estos crculos.
Cuando analizamos las lneas generadas por la distribucincarga y
placa vemos que las lneas son semicrculos alrededordel punto donde
se encontraba la carga puntual mientras quesi nos acercamos al
lugar de la placa las lneas se alargan yse achatan en los
extremos.
En cuanto a las curvas generadas por las placas cargadas
lacuales se muestran en la Figura 6 podemos darnos cuenta deque el
comportamiento es similar al de las cargas puntuales sepueden
observar segmentos de arco que parecen achatarse conrespecto a su
centro esto debido a que las placas utilizadaseran rectangulares
por lo cual las lneas que las encierrantienden a tomar forma de
elipses.
Vemos que en los tres casos a medida que nos alejamosde una
carga parece que las lneas pierden su curvatura hastatender a ser
lneas rectas en el centro de las dos cargas yluego empiezan a
curvarse en sentido contrario.
Para las distribuciones de dos cargas puntuales y las dosplacas
cargadas la lnea que se genera en el centro es comouna lnea de
simetra de la grfica ya que de conseguirsecurvas regulares y bien
definidas tanto para la carga positivacomo para la negativa las
lneas de una deberan ser el reflejode las otras.
VI. CONCLUSIONES
La forma que toman la curvas equipotenciales dependende la forma
de la carga ya que se pudo apreciar que alser geneardas por cargas
puntuales tienenden a ser mscerradas mientras que si son placas las
que las generanson ms abiertas.Las lneas de las curvas
equipotenciales nunca se inter-ceptan.En la distribucin de dos
cargas puntuales a medida quenos alejamos del centro donde esta
localizada la carga elpotencial se vuelve ms grande.
VII. FUENTES DE CONSULTA
VII-A. Referencias Bibliogrficas
Izquierdo, Csar. FISILAB. Manual de Laboratorio deFsica Dos.
Guatemala 2012. (Pginas 19-25).
Young, Hugh D. y Freedman, Roger A. FsicaUniversitaria. Volumen
2. Dcimo segunda edicin.Pearson Educacin. Mxico 2009. (Pgina
798-801.
VII-B. Fuentes Electrnicas
Qu son las Regiones Equipotenciales?.[En Lnea].[29de septiembre
de 2012]. Disponible en:
http://labfispaolo.blogspot.com/2012/01/regiones-equipotenciales.html
http://labfispaolo.blogspot.com/2012/01/regiones-equipotenciales.htmlhttp://labfispaolo.blogspot.com/2012/01/regiones-equipotenciales.html
ObjetivosGeneralesEspecficos
Marco TericoDiseo ExperimentalMaterialesMagnitudes a
MedirProcedimiento ExperimentalDiagrama del Diseo Experimental
ResultadosDiscusin de ResultadosConclusionesFuentes de
consultaReferencias BibliogrficasFuentes Electrnicas