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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