22 1. ¿Por qué las líneas de campo eléctrico que emanan... perpendiculares a la superficie?.

SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES Y LÍNEAS DE CAMPO ELÉCTRICO
PARA EL PRELABORATORIO
1. ¿Por qué las líneas de campo eléctrico que emanan desde una superficie equipotencial deben ser
perpendiculares a la superficie?.
2. Calcular el potencial para un condensador cilíndrico.
3. Calcular el potencial para dos hilos paralelos infinitos con densidades iguales.
4. Calcular el potencial para dos hilos paralelos infinitos con densidades opuestas.
5. Calcular el potencial sobre la línea que une dos dipolos de cargas opuestas.
6. Calcular el potencial sobre la línea que une dos dipolos de cargas iguales
7. Consultar cómo son las líneas de campo para las diferentes configuraciones mostradas en la
figura1
OBJETIVOS
• Dibujar líneas de campo a través del mapeo de líneas equipotenciales.
• Medir el valor del potencial eléctrico en la dirección de su gradiente para corrientes estacionarias y
realizar la analogía correspondiente con la situación electrostática.
MONTAJE
PROCEDIMIENTO
Sobre papeles de mediana conductividad se han dibujado con tinta conductora diversos electrodos, así al
aplicar una diferencia de potencial entre los distintos electrodos circularan sobre los papeles unas
corrientes estacionarias cuyo comportamiento responde a la ecuación de Laplace, por tanto se estará
estudiando también un problema de electrostática.
Para cada papel:
1. Conecte los electrodos del generador en los electrodos del papel tal como lo indica la figura 1.
2. Coloque el generador a unos 16 V aproximadamente.
3. Con las sondas del voltímetro se miden los potenciales en distintos puntos del papel (utilizando la
simetría de cada configuración se evitará el tener que realizar muchas medidas). En el papel se anotan
los valores del potencial en las coordenadas correspondientes del punto.
4. Se unen los puntos de igual valor de potencial para obtener las líneas equipotenciales.
ANÁLISIS ( Para todas las configuraciones de electrodos )
1. Dibuje sobre el mismo papel donde dibujó las líneas equipotenciales, las líneas del campo eléctrico
correspondiente.
2. Ubique el punto de coordenadas (18, -14) y dibuje un vector que indique la dirección del campo
eléctrico en ese punto. Justifique su dibujo.
• Capacitor de placas paralelas
3. ¿Qué valor tiene el campo fuera de las placas del capacitor?
4. ¿Cómo es el campo en puntos del interior del capacitor alejados de los bordes?
5. ¿Cómo es el campo cerca de los bordes del capacitor (efecto de bordes)?
6. ¿Qué rediseño de placas o Configuración de electrodos extras ayudan a eliminar el efecto de
bordes?
• Fuente puntual y anillo de protección
7. Cómo es la diferencia de potencial en puntos fuera del anillo de protección?
8. ¿Qué valor tiene el campo eléctrico fuera del anillo de protección?
9. ¿Para qué sirve el anillo de protección?
10. Realice una gráfica de diferencia de potencial (ΔV) en puntos dentro del anillo contra la distancia
(r) medida desde el centro al punto.
11. Encuentre una relación entre ΔV y r
12. De acuerdo a la relación encontrada, ¿Cuál es el problema electroestático equivalente?, es decir,
cuál configuración de cuerpos cargados produce la misma relación encontrada con corrientes
estacionarias.
• Condensador con electrodo flotante
13. ¿Cómo distorsiona el campo el electrodo circular?:
14. ¿Cuánto vale el potencial sobre el electrodo circular y en su interior?:
15. ¿Qué efecto tendría mover el electrodo?
• Dipolo de carga opuesta
16. ¿Qué efectos tiene el tamaño finito del papel sobre las líneas de campo?
17. ¿Se puede considerar que dos hilos paralelos infinitos con densidades de carga λ y -λ en el seno de
un material dieléctrico homogéneo es el problema electrostático equivalente?
18. Contrastar los valores teóricos del potencial sobre la línea que une ambos electrodos con las
medidas experimentales del potencial realizadas.
• Dipolo de igual carga
19. ¿Qué efectos tiene el tamaño finito del papel sobre las líneas de campo?
20. ¿Se puede considerar que dos hilos paralelos infinitos con densidades de carga iguales
sumergidos en un material dieléctrico homogéneo es el problema electrostático equivalente?
21. Contrastar los valores teóricos del potencial sobre la línea que une ambos electrodos con las
medidas experimentales del potencial realizad