ACTIVIDAD 1: Líneas equipotenciales y campo eléctrico. I PARTE

Actividad 1: Líneas equipotenciales y campo eléctrico. I PARTE

Objetivos

*  Determinar las líneas equipotenciales de algunas configuraciones de electrodos conductores.

* Trazar las líneas de campo eléctrico, basándose en las líneas equipotenciales determinadas en la práctica.

* Encontrar, por medio de ajuste de curvas, la ecuación de una línea de campo de algunas de las distribuciones de carga dadas

* Hallar el campo eléctrico y el potencial V de éste.

Equipo

·         Kit para superficies equipotenciales

·         Fuente de poder de mínimo 30 V

·         Voltímetro

·         Papel conductivo

Procedimiento

1.     Para comenzar el experimento haga lo siguiente:

·         Ubique el papel conductivo, con la parte impresa hacia arriba, en una superficie lisa y dura.

·         Sacuda fuertemente el esfero de tinta conductiva, hasta que oiga el balín golpeando (30 segundos).

·         Quite la tapa y aplique el esfero de tinta conductiva en un pequeño ángulo respecto del papel. Debe ajustar el esfero para que la línea queda trazada con un ancho de 2 a 4 milímetros.

·         Dibuje electrodos con el esfero de tinta conductiva en el papel negro cuadriculado entregado. No dibuje los electrodos con el papel colocado en la base del corcho.

·         Espere unos minutos hasta que la tinta conductiva se seque.

(Con la plantilla que viene en el kit de mapeo, se pueden dibujar líneas y círculos).

2.     Fije el papel conductivo con cuatro chinches, en la base de corcho (una en cada esquina).

3.     Conecte los electrodos del papel conductivo a una fuente (puede ser mediante chinches en los electrodos). Gradúe la fuente tal que genere una diferencia de potencial de 30 V

4.     Las líneas equipotenciales son trazadas así:

Conecte el terminal negativo del voltímetro al electrodo unido al terminal negativo de la fuente. El terminal positivo del voltímetro queda en libertad para ser desplazado sobre el papel conductivo, de tal manera que, si se posiciona en alguna parte de él, la lectura en el voltímetro será el potencial del punto con relación al electrodo negativo, que al estar conectado al terminal negativo de la fuente se considera a un potencial de cero voltios (la tierra del circuito). Una línea equipotencial se traza determinando muchos puntos que se encuentran al mismo potencial. Ver figura 4.

5.     Escoja una configuración de las indicadas en las figuras 2 o 3 u otra, haga mapeo en los puntos correspondientes en el papel conductor y llene los cuadros según la configuración escogida (mínimo 30 ternas).

SITUACIONES

·         Determine las líneas equipotenciales, con 10 puntos cada uno con potenciales de 5V, 10V, 15V, 20V y 25V para la configuración de la figura 2 o 3. Después de realizado este proceso, trace las líneas del campo eléctrico respectivo.  EXPLIQUE

·         Determine las líneas equipotenciales, con los puntos que se encuentran a un mismo potencial de 5V, 10V, 15V, 20V y 25V, cuando la configuración de electrodos es alguna de las indicadas en las figuras 2 o 3. Después trace las líneas de campo eléctrico respectivo. EXPLIQUE

·         Para algunas de las dos configuraciones dadas, determine y grafique la dirección e intensidad del campo eléctrico en por lo menos 5 puntos de cada línea trazada. Para la intensidad del campo eléctrico, utilice la relación aproximada E=∆V/∇L , donde ∇V es la diferencia de potencial entre dos puntos separados una distancia ∇L (trate de hacer ∇L  lo más pequeño posible) EXPLIQUE

·         Para algunas de las líneas de campo de una de las dos configuraciones dadas, determine la ecuación de tal línea a partir de las coordenadas asignadas a los puntos de la misma. EXPLIQUE

  

Configuración figura 2 o 3 u otra

5V	x
	y
10V	x
	y
15V	x
	y
20V	x
	y
25V	x
	y

Tabla de la configuración de la figura 2 o 3 u otra

TERNA	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
x
y
V

Figura 1 Líneas de campo eléctrico y equipotencial Figura 3 Configuración Plano-Plano

Figura 2 Configuración Punto-Punto Figura 4 Conexión del voltímetro al montaje de líneas equipotencialesDESARROLLE LAS SIGUIENTES INTERROGANTES:

·         Bajo condiciones electrostáticas, las líneas de campo eléctrico son perpendiculares a las líneas equipotenciales. JUSTIFIQUE ESTA AFIRMACION.

·         En la figura 1, supongamos que colocamos un electrón cerca de la placa negativa. DESCRIBA LO QUE SUCEDE POSTERIORMENTE.

·         Se pueden interceptar dos líneas equipotenciales diferentes? EXPLIQUE.

·         Determine la ecuación de una línea de campo eléctrico de alguna de las 2 configuraciones dadas (por las figuras 2 y 3). EXPLIQUE.

·         Para alguna de las configuraciones dadas, los 609 puntos registrados en el cuadro correspondiente están sobre la gráfica de una superficie que representa el potencial V del campo. ¿Por qué la afirmación anterior es verdadera?