practica2-superficiesequipotenciales

Laboratorio Fsica 2

Superficies Equipotenciales

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE CIENCIAS DEPARTAMENTO DE FISICA FISICA 2 Instructor: Jos Espaa

Practica No. 2 SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES

Luis Fernando Garnica Lpez Carne: 200924443 Manuel Enrique Daz Mndez Carne: 200924482

Mesa 3

Horario: 7:00 am a 9:00 am

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INTRODUCCION Una superficie equipotencial es aquella donde la magnitud de la diferencia de potencial es la misma en todos sus puntos. Esto quiere decir que el potencial de campo o valor numrico de la funcin que representa el campo es constante en todos los puntos de la superficie equipotencial. En una carga puntual las superficies equipotenciales son esferas concntricas alrededor de la misma; teniendo un potencial constante al momento de desplazar una carga sobre la superficie da como resultado que el trabajo realizado ser cero. Esto sucede porque la diferencia de potencial elctrico, al tomar dos puntos cualesquiera sobre toda la superficie equipotencial, es por definicin cero

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OBJETIVOS General

Aprender a dibujar una grfica del comportamiento de la distribucin del potencial elctrico que acta sobre una carga puntual.

Especficos

Aprender a dibujar curvas equipotenciales para distintas distribuciones de carga. Conocer la forma de las curvas equipotenciales de dos cargas puntuales. Conocer y poder controlar el multimetro para darle un buen uso al momento de

medir la distribucin de potencial elctrico sobre una superficie conductora. Aprender a identificar elementos que constituyen una superficie equipotencial.

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HIPOTESIS

Como se defini anteriormente, el potencial elctrico sobre una superficie equipotencial es el mismo, esto quiere decir que es constante en todos sus puntos. Tomando en cuenta lo anterior, entonces se observa que la diferencia de potencial en dos puntos cualesquiera de la superficie equipotencial ser siempre igual a cero. Entonces si desplazamos una carga a lo largo de estas superficies el trabajo realizado ser cero. Para que el trabajo sea cero la fuerza debe ser perpendicular al desplazamiento, tomando en cuenta que la fuerza tiene la misma direccin que el campo elctrico y el desplazamiento de dicha carga se realiza sobre la superficie equipotencial, entonces se define que el campo elctrico es perpendicular a dichas superficies equipotenciales.

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MARCO TEORICO Superficies equipotenciales Una superficie equipotencial es aquella donde la medida del potencial elctrico es la misma. La diferencia de potencial entre dos puntos cualesquiera de una superficie equipotencial es nula. As, si desplazamos una carga, a lo largo de una superficie equipotencial, el trabajo realizado es nulo. En consecuencia, si el trabajo es nulo, la fuerza y el desplazamiento deben ser perpendiculares, y como el vector fuerza tiene

siempre la misma direccin que el vector campo elctrico = y el vector desplazamiento es siempre tangente a la superficie equipotencial, se llega a la conclusin de que, en todo punto de una superficie equipotencial, el vector campo es perpendicular a la misma, y que las superficies equipotenciales y las lneas de fuerza se cortan siempre perpendicularmente. Por ejemplo, el potencial debido a una carga puntual esta dado por = / siendo una constante, la magnitud de la carga elctrica y la distancia del centro de la carga a cualquier punto en el espacio, considerando el plano (, ) si se coloca la carga en el

origen de un sistema de coordenadas cartesianas podemos escribir = 2 + 2

De donde =

2+2 elevando al cuadrado y ordenando tenemos que 2 + 2 =

2

esta ecuacin representa crculos de radio =

si = estos crculos

representan las superficies equipotenciales.

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DISEO EXPERIMENTAL

Materiales y equipo

Fuente de alimentacin DC 2 alambres tipo banana-laga Multmetro digital con sus puntas Papel mantequilla Papel pasante Papel conductor 1 roldana 2 placas metlicas 1 tablero de plstico

Magnitudes fsicas a medir

El voltaje se midi en voltios

La corriente se midi en amperes Procedimiento

Se procedi a colocar los tres tipos de papel sobre el tablero de plstico. Se coloc primero el papel mantequilla, sobre el cual se dibuj. Luego se coloc el papel pasante. Por ltimo se coloc el papel conductor. A continuacin se fijaron las tres clases de papel por unas tiras de imn.

Se coloc la diferencia de potencial de la fuente de unos 10 voltios sobre los

electrodos, que son las 2 puntas en los lados del tablero. A continuacin se colocaron las 2 puntas del multimetro. Se tom en cuenta ubicar solamente la punta negativa del multimetro sobre la

punta negra del tablero. La punta roja se dej libre solo para realizar las mediciones. Se procedi a ejecutar las mediciones colocando la punta libre del multimetro

sobre el papel conductor buscando una medida de 3, 4, 5 y 6 voltios. Para cada medida se marcaron 6 puntos. Luego se quit el papel conductor y el papel pasante para unir los puntos que se

haban colocado antes. Se realizaron los 3 ltimos pasos con 2 cargas puntuales, una placa y una carga

puntual, dos placas juntas y por ltimo con una roldana.

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Diagrama de disea experimental

El tablero de plstico que se utiliz para colocar el papel conductor, y as poder dibujar las curvas equipotenciales

Aparto que sirve para medir voltaje, amperaje y resistencia del circuito. Fuente de poder que provee energa elctrica.

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RESULTADOS

a) Dos Cargas Puntuales

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b) Una Placa y una Carga Puntual

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C) Dos Placas

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DISCUSIN DE RESULTADOS Cuando se colocan dos cargas negativas y positivas y se les aplica cierta cantidad de voltaje, estas forman una superficie equipotencial con forma de esferas alrededor de dichas cargas. Para poder dibujar las lneas de las superficies se tom la punta libre roja negativa del multmetro, y se marcaron 6 puntos a cierta distancia de cada carga tomando en cuenta el mismo voltaje que daba dicho multimetro para cada punto, para luego unir cada punto marcado y formar las lneas de superficies equipotenciales. Cuando la punta negativa se va acercando al electrodo positivo el voltaje disminuye, y cuando se van separando las puntas y al mismo tiempo acercando al electrodo negativo, el voltaje va en aumento hasta llegar a su mximo valor aplicado. Al momento de colocar una carga puntual y una placa metlica rectangular se observ que la superficie equipotencial prxima a dicha carga es curva, pero conforme se va acercando a la placa ya mencionada la superficie equipotencial forman lneas verticales y rectas. Por ltimo tomando solamente una roldana y colocndola en el centro, al medir el campo elctrico que acta sobre ella, se observ que es constante sobre toda su superficie.

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CONCLUSIONES

Con lo aprendido en la prctica se observ que al poner dos cargas puntuales con diferente signo se obtiene que el potencial elctrico sobre una superficie equipotencial es el mismo en cualquier punto de la misma.

Al momento de dibujar la grfica de las superficies, se demostr que el potencial

elctrico en la carga positiva es cero, y en la carga negativa es el voltaje mximo

que se le aplic al sistema.

La superficie equipotencial de una carga puntual son esferas concntricas a la

misma que van aumentando o disminuyendo su potencial dependiendo de su

signo.

Cuando se coloca una carga puntual y una placa metlica rectangular se observ

que las superficies equipotenciales sobre la carga siguen siendo esferas

concntricas, pero aproximadas a la placa estas son lneas rectas ya que su

superficie es rectangular.

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FUENTES DE CONSULTA

Google (En Lnea) (20 de octubre de 2010) Disponible en: http://images.google.com.gt/imghp?hl=es&tab=wi

Cromer, Alan H. Fsica para las ciencias de la vida, Traducido por Dr. Jos Casas

Vsquez, 2. Edicin. Editorial Revert, S.A.

Sears, Francis W., Zemansky, Mark W., Young, Hugh D. (2004). Fsica Universitaria vol. 2 (Electricidad y Magnetismo). Editorial Pearson Educacin; Madrid (Espaa)

Serway, Raymond A., Fsica para ciencias e ingeniera, Traducido por Victor

Campos Olgun, 7. Edicin. D.R. 2008 por Cengage Learning Editores, S.A. de C.V.

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