LINEAS EQUIPOTENCIALES
1.
INTRODUCCIÓN
Los
campos equipotenciales son la representación de la intensidad de voltaje que
tiene una carga puntual, como ya sabemos esta carga puntual siempre tiene un
campo eléctrico que es la representación de líneas tangentes a dos puntos, que
nos muestran la interacción entre dos o más cargas y que siempre dependerá de
la distancia; las cargas además de tener una representación vectorial, como lo
es el campo eléctrico también tienen una representación escalar del campo
llamados potencial eléctrico, que se define como el
trabajo como unidad de carga que debe realizar una fuerza eléctrica para traer
una carga prueba desde un punto de referencia hasta una distancia r de la carga
fuente. Este campo de potencial eléctrico es la representación de "las
ondas" de voltaje que emite una carga puntual y a medida que la distancia
aumenta la intensidad del potencial disminuirá al igual que la representación
vectorial de campo eléctrico.
[1]
2.
OBJETIVOS
·
Visualizar el fenómeno
de los diferentes campos equipotenciales con los dos montajes experimentales.
·
Comprender las líneas equipotenciales
y su función.
·
Comprender el fenómeno
físico de potencial de campo eléctrico mediante las líneas de equidistantes.
·
Aprender
el buen uso de la fuente de alto voltaje con sus respectivos electrodos.
3.
INQUIETUDES
PREVIAS
·
¿Que son las líneas equidistantes?
Son una representación de líneas
imaginarias que suelen ser perpendiculares a las líneas de campo, por lo
general las líneas equidistantes representan la intensidad de volteja de una
carga puntual que disminuye mediante la distancia aumenta. [2]
·
¿Cómo cree que se
comporta el campo eléctrico entre dos conductores?
El campo eléctrico entre dos
materiales conductores va a repelarse sus líneas tangentes o no se va a
encontrar y compartir las cargas ya que ambos estarán cargados por exceso.
4.
MARCO
TEORICO
4.1
Líneas equipotencial
circuito en paralelo
.
Foto 1. Líneas equipotenciales circuito en paralelo [3]
En
este caso tendremos una plaqueta cargada en exceso y la otra por defecto e
iremos suministrando una diferencias de potencia entre 2 y 6 voltios; en esta
imagen vemos que las líneas de campo son perpendiculares a las plaquetas y que
las líneas equipotenciales son paralelas a las placas siendo entre si
perpendiculares. [1]
4.2
Líneas equipotenciales
electrodo circular.
Foto 2 Líneas
equipotenciales para un electrodo circular[3].
[3]
Fórmula 1. Formula de
potencial eléctrico de una carga.
De la formula 1 podemos observar que r nos va a
proporcionar el radio de nuestro cirulo por lo tanto nuestra intuimos que la
intensidad de voltaje o la cantidad de voltaje que vamos hallar en cada radio a
estudiar será distinto, es decir que entre mayor radio menor intensidad
eléctrica obtendremos.
4.3
Electrodos
Un
electrodo es un conductor eléctrico utilizado para hacer contacto con una parte
no metálica de un circuito
5.
MONTAJE
EXPERIMENTAL
Foto
3. Fuente Alto voltaje o Poder.
Foto
4. Hojas milimetradas
Foto
5. Cubeta Plástica.
Foto
6. Multimetro
Foto
7. electrodo circular y en paralelo [4]
6.
MATERIALES
·
2 electrodos
·
cubeta plástica
·
Hoja milimetrada y de coordenadas
polares
·
Fuente de poder
·
cables banana caimán
·
Multimetro
7.
PROCEDIMIENTO
1. Identificamos
los diferentes materiales, su uso y el buen manejo de los mismos.
2. Procedemos
a montar el montaje 1 el cual consta de dos electrodos con forma circular el
cual uno tiene menor diámetro y está ubicado en el centro del más grande.
3. Con
este primer montaje y con la ayuda del multímetro y la fuente de alto poder,
procedemos a medir el voltaje a cierto ángulo y a cierta distancia el cual nos
ayuda a comprender las líneas Equipotenciales.
4. Realizamos
unas tablas con sus respectivas gráficas para analizar su comportamiento.
5. Procedemos
a montar el segundo montaje el cual consta de dos electrodos que se encuentran
perpendiculares.
6. Con
este segundo montaje y con la ayuda de los instrumentos ya mencionados
procedemos a medir el voltaje a cierta distancia determinada.
7. Por
ultimo realizamos las tablas y sus respectivos gráficos para entender las
líneas Equipotenciales.
8.
ANALISIS
1. Para
el primer montaje obtuvimos los siguientes datos:
·
Para 2V
|
2V
|
|||||
|
Angulo
|
R1
|
R2
|
R3
|
R4
|
R5
|
|
0
|
1,6
|
1,8
|
1,9
|
2
|
2,2
|
|
22,5
|
1,6
|
1,8
|
1,9
|
2
|
2,1
|
|
45
|
1,6
|
1,8
|
1,9
|
2
|
2,2
|
|
67,5
|
1,7
|
1,8
|
1,9
|
2
|
2,2
|
|
90
|
1,7
|
1,8
|
1,9
|
2
|
2,2
|
|
TOTAL
|
1,64
|
1,8
|
1,9
|
2
|
2,18
|
Tabla1.
Montaje #1 para 2V.
En
esta tabla aclaramos que vamos a analizar cada 22,5 grados y a una distancia de
1 cm respectivamente. Para esta tabla obtenemos la siguiente gráfica:
Grafica
1. Grafico #1 para 2V.
En
esta grafica podemos obtener la siguiente ecuación de la recta que es : y=
0,128x + 1,52.
Lo
cual podemos decir que la pendiente es de 0,128. También con estos datos
podemos hallar el campo eléctrico que está dada por la fórmula:
E=V/d
[1]
Dónde:
E = campo eléctrico, v= Potencia del multímetro, d= distancia entre electrodos.
Gracias
a la gráfica podemos observar y decir que el campo eléctrico va hacer el mismo
ya que el voltaje depende de la distancia y se cumple las líneas
Equipotenciales.
·
Para 3v
|
3V
|
|||||
|
Angulo
|
R1
|
R2
|
R3
|
R4
|
R5
|
|
0
|
2
|
2,3
|
2,6
|
2,9
|
3,2
|
|
22,5
|
2
|
2,4
|
2,7
|
2,9
|
3,2
|
|
45
|
2
|
2,3
|
2,7
|
2,9
|
3,2
|
|
67,5
|
2
|
2,3
|
2,6
|
2,8
|
3,1
|
|
90
|
2
|
2,1
|
2,6
|
2,9
|
3,2
|
|
TOTAL
|
2
|
2,28
|
2,64
|
2,88
|
3,18
|
Tabla2.
Montaje #1 para 3V.
En
esta tabla aclaramos que vamos a analizar cada 22,5 grados y a una distancia de
1 cm respectivamente. Para esta tabla obtenemos la siguiente gráfica:
Grafica
2. Grafico #1 para 3V.
En
esta grafica podemos obtener la siguiente ecuación de la recta que es : y=
0,296x + 1,708.
Lo
cual podemos decir que la pendiente es de 0,296. También con estos datos
podemos hallar el campo eléctrico que está dada por la fórmula:
E=V/d
[1]
Dónde:
E = campo eléctrico, v= Potencia del multímetro, d= distancia entre electrodos.
Gracias
a la gráfica podemos observar y decir que el campo eléctrico va hacer el mismo
ya que el voltaje depende de la distancia y se cumple las líneas
Equipotenciales.
·
Para 4V
|
4V
|
|||||
|
Angulo
|
R1
|
R2
|
R3
|
R4
|
R5
|
|
0
|
2
|
2,7
|
3,2
|
3,5
|
4
|
|
22,5
|
2,2
|
2,7
|
3,2
|
3,5
|
4
|
|
45
|
2,1
|
2,7
|
3,1
|
3,4
|
4
|
|
67,5
|
2,1
|
2,7
|
3,1
|
3,4
|
3,9
|
|
90
|
2,1
|
2,7
|
3,2
|
3,5
|
4
|
|
TOTAL
|
2,1
|
2,7
|
3,16
|
3,46
|
3,98
|
Tabla3.
Montaje #1 para 3V.
En
esta tabla aclaramos que vamos a analizar cada 22,5 grados y a una distancia de
1 cm respectivamente. Para esta tabla obtenemos la siguiente gráfica:
Grafica
3. Grafico #1 para 4V.
En
esta grafica podemos obtener la siguiente ecuación de la recta que es : y=
0,452x + 1,724.
Lo
cual podemos decir que la pendiente es de 0,452. También con estos datos
podemos hallar el campo eléctrico que está dada por la fórmula:
E=V/d
[1]
Dónde:
E = campo eléctrico, v= Potencia del multímetro, d= distancia entre electrodos.
Gracias
a la gráfica podemos observar y decir que el campo eléctrico va hacer el mismo
ya que el voltaje depende de la distancia y se cumple las líneas Equipotenciales.
·
Para 5V
|
5V
|
|||||
|
Angulo
|
R1
|
R2
|
R3
|
R4
|
R5
|
|
0
|
2,3
|
3,1
|
3,7
|
4,1
|
4,9
|
|
22,5
|
2,2
|
3
|
3,6
|
4,2
|
5
|
|
45
|
2,3
|
3,1
|
3,7
|
4,3
|
5
|
|
67,5
|
2,3
|
3,1
|
3,7
|
4,3
|
5,1
|
|
90
|
2,2
|
3,1
|
3,8
|
4,3
|
5,1
|
|
TOTAL
|
2,26
|
3,08
|
3,7
|
4,24
|
5,02
|
Tabla4.
Montaje #1 para 5V.
En
esta tabla aclaramos que vamos a analizar cada 22,5 grados y a una distancia de
1 cm respectivamente. Para esta tabla obtenemos la siguiente gráfica:
Grafica
4. Grafico #1 para 5V.
En
esta grafica podemos obtener la siguiente ecuación de la recta que es : y=
0,668x + 1,656.
Lo
cual podemos decir que la pendiente es de 0,668. También con estos datos
podemos hallar el campo eléctrico que está dada por la fórmula:
E=V/d
[1]
Dónde:
E = campo eléctrico, v= Potencia del multímetro, d= distancia entre electrodos.
Gracias
a la gráfica podemos observar y decir que el campo eléctrico va hacer el mismo
ya que el voltaje depende de la distancia y se cumple las líneas
Equipotenciales.
·
Para 6V
|
6V
|
|||||
|
Angulo
|
R1
|
R2
|
R3
|
R4
|
R5
|
|
0
|
2,2
|
2,7
|
3,7
|
4,5
|
5,9
|
|
22,5
|
2,4
|
3,6
|
4,4
|
5
|
6
|
|
45
|
2,8
|
3,7
|
4,5
|
5,1
|
6
|
|
67,5
|
2,9
|
3,9
|
4,7
|
5,2
|
6,1
|
|
90
|
2,6
|
3,8
|
4,6
|
5,2
|
6,1
|
|
TOTAL
|
2,58
|
3,54
|
4,38
|
5
|
6,02
|
Tabla5.
Montaje #1 para 6V.
En
esta tabla aclaramos que vamos a analizar cada 22,5 grados y a una distancia de
1 cm respectivamente. Para esta tabla obtenemos la siguiente gráfica:
Grafica
5. Grafico #1 para 6V.
En
esta grafica podemos obtener la siguiente ecuación de la recta que es : y=
0,834x + 1,802.
Lo
cual podemos decir que la pendiente es de 0,834. También con estos datos
podemos hallar el campo eléctrico que está dada por la fórmula:
E=V/d
[1]
Dónde:
E = campo eléctrico, v= Potencia del multímetro, d= distancia entre electrodos.
Gracias
a la gráfica podemos observar y decir que el campo eléctrico va hacer el mismo
ya que el voltaje depende de la distancia y se cumple las líneas
Equipotenciales.
2. Para
el montaje numero 2 obtuvimos los siguientes datos:
·
Para 2V
|
2V
|
||||||
|
Radio
|
R1
|
R2
|
R3
|
R4
|
R5
|
TOTAL
|
|
1
|
1,6
|
1,5
|
1,6
|
1,5
|
1,6
|
1,56
|
|
2
|
1,7
|
1,7
|
1,7
|
1,7
|
1,7
|
1,7
|
|
3
|
1,8
|
1,9
|
1,8
|
1,9
|
1,8
|
1,84
|
|
4
|
1,9
|
1,9
|
2
|
1,9
|
1,9
|
1,92
|
|
5
|
2
|
2,1
|
2,1
|
2,1
|
2
|
2,06
|
Tabla6.
Montaje #2 para 2V.
En
esta tabla aclaramos que la distancia fue de 1 cm respectivamente para cada
línea que analizamos, con esta tabla obtuvimos la siguiente gráfica:
Grafica
6. Grafico #2 para 2V.
En
esta grafica podemos obtener la siguiente ecuación de la recta que es : y=
0,1,22x + 1,405.
Lo
cual podemos decir que la pendiente es de 0,122. También con estos datos
podemos hallar el campo eléctrico que está dada por la fórmula:
E=V/d
[1]
Dónde:
E = campo eléctrico, v= Potencia del multímetro, d= distancia entre electrodos.
Gracias
a la gráfica podemos observar y decir que el campo eléctrico va hacer el mismo
ya que el voltaje depende de la distancia y se cumple las líneas
Equipotenciales.
·
Para 3V
|
3V
|
||||||
|
Radio
|
R1
|
R2
|
R3
|
R4
|
R5
|
TOTAL
|
|
1
|
1,9
|
1,8
|
1,8
|
1,8
|
1,9
|
1,84
|
|
2
|
2,1
|
2,1
|
2,1
|
2,1
|
2,1
|
2,1
|
|
3
|
2,3
|
2,4
|
2,4
|
2,4
|
2,4
|
2,38
|
|
4
|
2,6
|
2,7
|
2,6
|
2,7
|
2,6
|
2,64
|
|
5
|
2,7
|
2,9
|
2,6
|
2,9
|
2,8
|
2,78
|
Tabla7.
Montaje #2 para 3V.
En
esta tabla aclaramos que la distancia fue de 1 cm respectivamente para cada
línea que analizamos, con esta tabla obtuvimos la siguiente gráfica:
Grafica
7. Grafico #2 para 3V.
En
esta grafica podemos obtener la siguiente ecuación de la recta que es : y=
0,242x + 1,622.
Lo
cual podemos decir que la pendiente es de 0,242. También con estos datos
podemos hallar el campo eléctrico que está dada por la fórmula:
E=V/d
[1]
Dónde:
E = campo eléctrico, v= Potencia del multímetro, d= distancia entre electrodos.
Gracias
a la gráfica podemos observar y decir que el campo eléctrico va hacer el mismo
ya que el voltaje depende de la distancia y se cumple las líneas
Equipotenciales.
·
Para 4V
|
4V
|
||||||
|
Radio
|
R1
|
R2
|
R3
|
R4
|
R5
|
TOTAL
|
|
1
|
2,2
|
2
|
2
|
2,9
|
2,2
|
2,26
|
|
2
|
2,5
|
2,4
|
2,5
|
2,4
|
2,6
|
2,48
|
|
3
|
2,8
|
2,9
|
2,9
|
2,9
|
2,9
|
2,88
|
|
4
|
3,1
|
3,1
|
3,2
|
3,2
|
3,2
|
3,16
|
|
5
|
3,3
|
3,5
|
3,6
|
3,7
|
3,5
|
3,52
|
Tabla8.
Montaje #2 para 4V.
En
esta tabla aclaramos que la distancia fue de 1 cm respectivamente para cada
línea que analizamos, con esta tabla obtuvimos la siguiente gráfica:
Grafica
8. Grafico #2 para 4V.
En
esta grafica podemos obtener la siguiente ecuación de la recta que es : y=
0,32x + 1,9.
Lo
cual podemos decir que la pendiente es de 0,32. También con estos datos podemos
hallar el campo eléctrico que está dada por la fórmula:
E=V/d
[1]
Dónde:
E = campo eléctrico, v= Potencia del multímetro, d= distancia entre electrodos.
Gracias
a la gráfica podemos observar y decir que el campo eléctrico va hacer el mismo
ya que el voltaje depende de la distancia y se cumple las líneas
Equipotenciales.
·
Para 5V
|
5V
|
||||||
|
Radio
|
R1
|
R2
|
R3
|
R4
|
R5
|
TOTAL
|
|
1
|
2,5
|
2,3
|
2,2
|
2,2
|
2,5
|
2,34
|
|
2
|
2,9
|
2,7
|
2,8
|
2,9
|
3
|
2,86
|
|
3
|
3,2
|
3,3
|
3,1
|
3,3
|
3,3
|
3,24
|
|
4
|
3,6
|
3,8
|
3,8
|
3,9
|
3,7
|
3,76
|
|
5
|
4
|
4,3
|
4,4
|
4,4
|
4,1
|
4,24
|
Tabla8.
Montaje #2 para 4V.
En
esta tabla aclaramos que la distancia fue de 1 cm respectivamente para cada
línea que analizamos, con esta tabla obtuvimos la siguiente gráfica:
Grafica
9. Grafico #2 para 5V.
En
esta grafica podemos obtener la siguiente ecuación de la recta que es : y=
0,47x + 1,878.
Lo
cual podemos decir que la pendiente es de 0,47. También con estos datos podemos
hallar el campo eléctrico que está dada por la fórmula:
E=V/d
[1]
Dónde:
E = campo eléctrico, v= Potencia del multímetro, d= distancia entre electrodos.
Gracias
a la gráfica podemos observar y decir que el campo eléctrico va hacer el mismo
ya que el voltaje depende de la distancia y se cumple las líneas
Equipotenciales.
·
Para 6V
|
6V
|
||||||
|
Radio
|
R1
|
R2
|
R3
|
R4
|
R5
|
TOTAL
|
|
1
|
2,8
|
2,5
|
2,4
|
2,5
|
2,8
|
2,6
|
|
2
|
3,3
|
3,3
|
3,2
|
3,1
|
3,3
|
3,24
|
|
3
|
3,7
|
3,8
|
3,9
|
3,9
|
3,9
|
3,84
|
|
4
|
4,2
|
4,4
|
4,5
|
4,6
|
4,4
|
4,42
|
|
5
|
4,6
|
5,2
|
5,2
|
5,2
|
4,9
|
5,02
|
Tabla8.
Montaje #2 para 4V.
En
esta tabla aclaramos que la distancia fue de 1 cm respectivamente para cada
línea que analizamos, con esta tabla obtuvimos la siguiente gráfica:
Grafica
10. Grafico #2 para 5V.
En
esta grafica podemos obtener la siguiente ecuación de la recta que es : y=
0,47x + 1,878.
Lo
cual podemos decir que la pendiente es de 0,47. También con estos datos podemos
hallar el campo eléctrico que está dada por la fórmula:
E=V/d
[1]
Dónde:
E = campo eléctrico, v= Potencia del multímetro, d= distancia entre electrodos.
Gracias
a la gráfica podemos observar y decir que el campo eléctrico va hacer el mismo
ya que el voltaje depende de la distancia y se cumple las líneas
Equipotenciales.
9. CONLCUSIONES
·
Podemos apreciar que
las líneas equipotenciales siempre van a ser perpendiculares a las lineas de campo y nunca se cruzan entre ellas.
·
Concluimos que toda carga tiene un campo potencial electrico que esta a su alrededor con cierta intensidad medida en voltios.
·
Comprendimos que la
dirección del campo potencial electrico en dos sistemas de electrodos uno radial y el otro lineal
BIBLIOGRAFÍA.
·
[2] http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/equipot.html
·
[3] http://jorge-aguilar.wikispaces.com/EyM+04+Potencial+el%C3%A9ctrico
·
[4] http://www.smar.com/espanol/articulostecnicos/article.asp?id=222
·
[5] Marc W. Zemansky. Fisica Universitaria con física
moderna. Undécima Edición , volumen 2. Pearson.
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