SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES. EQUIPOTENCIALES. Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería Departamento de Física Laboratorio de Física Dos 200530651 Carlos René Vásquez Santiago 200731424 Sara Yoshina Guillén Rivera 200731398 José Luis Alonzo Martínez
14 de junio de 2011
Resumen La práctica consistió en mostrar las Líneas Equipotenciales de distintas distribuciones de carga siendo la primera la configuración de dos cargas puntuales, para la configuración de dos cargas distribuidas por dos placas metálicas y por ultimo demostrar que la roldana es una superficie equipotencial.
1. Objetivos. Dibujar curvas equipotenciales para diferentes distribuciones de carga. 2. Marco Teórico. Las superficies equipotenciales son aquellas en las que el potencial toma un valor constante. Esto indica que las superficies equipotenciales creadas por cargas puntuales son esferas concéntricas centradas en la carga, como se deduce de la definición de potencial (r = cte.). Cuando una carga se mueve sobre una superficie equipotencial la fuerza electrostática no realiza trabajo, puesto que la ΔV es nula Por otra parte, para que el trabajo realizado por una fuerza sea nulo, ésta
debe ser perpendicular al desplazamiento, por lo que el campo eléctrico (paralelo a la fuerza) es siempre perpendicular a las superficies equipotenciales. El potencial debido a una carga puntual esta dado por V= k Q / r siendo k una constante, Q la magnitud de la carga eléctrica y r la distancia del centro de la carga a cualquier punto del espacio, considerando el plano (x,y) si se coloca la carga en el origen de un sistema de coordenadas cartesianas podemos escribir r=√(x2 + y2) de donde V=kQ/√(x 2+y2) elevando al cuadrado y ordenando tenemos que 2 2 2 (x +y )=(kQ/v) esta ecuación representa círculos de radio R = k Q/v si V= cte. Estos círculos representan las superficies equipotenciales.
3. Diseño Experimental 3.1 Material y Equipo
Fuente de Alimentación DC. Dos Alambres tipo Banana Larga. Multímetro Digital con sus Puntas. Tablero Plástico. Tres Tipos de Papel (Papel mantequilla, Papel Pasante y Papel conductor). Sujetadores Magnéticos.
3.2 Magnitudes Físicas a Medir.
Voltaje.
6. Se procedió con el Multímetro a tomar la medición del voltaje, dejando fija una punta del Multímetro en un extremo del tablero plástico y con la punta libre en el papel conductor para hacer una marca sin romperlo, empezando en el centro del sistema, tratando de encontrar la línea de igual voltaje, posterior a esto se tomaron mediciones de cada lado siendo estas de, 1cm. 2cm. Y 3cm. Tomando como referencia el centro del sistema para encontrar las líneas equipotenciales.
3.3 Procedimiento. Para realizar la medición de superficies equipotenciales para la configuración de dos cargas puntuales se siguieron los siguientes pasos: 1. Se colocaron y centraron los tres tipos de papel sobre el tablero plástico, colocándose primero el papel mantequilla seguido del papel pasante y por último el papel conductor 2. Se fijaron los papeles con unas tiras de material imantado. 3. Se alinearon los electrodos del tablero plástico dejando una separación de 10cm. entre estos. 4. Se colocaron en estos la diferencia de potencial de la fuente que en nuestro caso fue de 15volt. 5. Se midió el voltaje con el Multímetro que sería el que trabajaríamos en el transcurso de la práctica.
Para realizar la medición de superficies equipotenciales para la configuración de dos cargas distribuidas por placas metálicas se siguieron los siguientes pasos: 1. Se colocaron y centraron los tres tipos de papel sobre el tablero plástico, colocándose primero el papel mantequilla seguido del papel pasante y por último el papel conductor 2. Se fijaron los papeles con unas tiras de material imantado. 3. Se alinearon los electrodos del tablero plástico dejando una separación de 10cm. entre estos y se colocaron las placas metálicas centradas justo debajo d ellas. 4. Se colocaron en estos la diferencia de potencial de la fuente que en nuestro caso fue de 15volt.
5. Se midió el voltaje con el Multímetro que sería el que trabajaríamos en el transcurso de la práctica. 6. Se procedió con el Multímetro a tomar la medición del voltaje, dejando fija una punta del Multímetro en un extremo del tablero plástico y con la punta libre en el papel conductor para hacer una marca sin romperlo, empezando en el centro del sistema, tratando de encontrar la línea de igual voltaje, posterior a esto se tomaron mediciones de cada lado siendo estas de, 1cm. 2cm. Y 3cm. Tomando como referencia el centro del sistema para encontrar las líneas equipotenciales. 7. Por último centrada al sistema se coloco una roldana metálica para comprobar que era una superficie equipotencial.
4. Resultados. GRAFICA No.1 CONFIGURACION DE DOS CARGAS PUNTUALES.
GRAFICA No.2 CONFIGURACION DE DOS PLACAS METALICAS. GRAFICA DE LINEAS EQUIPOTENCIALES:
5. Discusión de Resultados. El voltaje en las graficas variaba con respecto a la configuración puntual de la de distribución por placas metálicas siendo mayor el de la segunda mencionada. La diferencia entre las graficas de los resultados es que las líneas equipotenciales de la configuración de cargas distribuidas son más abiertas en comparación con las de configuración de carga puntual.
También podemos mencionar que las líneas equipotenciales dibujadas en el papel no son del todo curvas debido a los errores de medición causados tanto por el voltímetro como por el operario de este.
6. Conclusiones.
Las líneas de campo eléctrico son, en cada punto, perpendiculares a las superficies equipotenciales y se dirigen hacia donde el potencial disminuye. El trabajo para desplazar una carga entre dos puntos de una misma superficie equipotencial es nulo. Dos superficies equipotenciales no se pueden cortar.
7. Fuentes de consulta. Fisica Vol. 2 Serway Jewett Septima edicion Capitulo 25. Manual De Laboratorio De Fisica 2 Lic. M. A. Cesar Izquierdo.
