Curvas Equipotenciales

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1.
EXPERIMENTO:
2.
OBJETIVO
CURVAS EQUIPOTENCIALES
- Determinar algunas regiones o curvas equipotenciales producidas por ciertas
distribuciones de cargas eléctricas (dos electrodos metálicos con cargas +Q y -Q).
- Dibujar dichas curvas equipotenciales y relacionar sus formas con las de las cargas que
las generan.
- Dibujar también sus correspondientes líneas de fuerza.
3.
TEORIA
De la definición de potencial eléctrico V(r) se tiene que la diferencia de potencial entre
dos puntos A y B es:

A 
VA - VB  (UA - U B )/qo  -  E . d l
B
…………………(1)
Si los potenciales VA y VB de dos puntos bien cercanos son iguales, se tiene entonces:

A
 
VAB  -  E . d l  - E .  l  0
B
. ………............................. (2)
  

de tal modo que el vector E es perpendicular al vector  l  rA - rB , que esta en la curva
equipotencial.
Superficies Equipotenciales
En general el potencial eléctrico varía de un punto a otro punto. Sin embargo es posible
encontrar una región del espacio con un conjunto de puntos de igual potencial. A dicho
conjunto de puntos con igual potencial se le llama región equipotencial. Estas pueden
ser: Líneas o curvas Equipotenciales, Superficies Equipotenciales, etc. Fig.(1).
Fig.(1)Líneas de Fuerza y Curvas equipotenciales de algunas cargas eléctricas.
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En el experimento a realizar se utilizan dos electrodos conectados a los polos de una
fuente de poder para generar el potencial y el campo eléctrico en el espacio que las
rodea. Estos electrodos están sumergidos parcialmente en una solución conductora de
sulfato de cobre, la cual se encuentra en una bandeja transparente.
4.
EQUIPO





5.
Una bandeja de vidrio pyrex con solución conductora
Una fuente de voltaje c.c.
Un Voltímetro Digital
Cuatro juegos de electrodos
Cuatro hojas de papel milimetrado (que debe traer el alumno)
PROCEDIMIENTO
CUIDADO:.....EVITE QUE LOS ELECTRODOS SE TOQUEN ENTRE SÍ, PUES SE
PRODUCE CORTO CIRCUITO.
Obtener las líneas o curvas equipotenciales generadas por tres configuraciones de
pares de electrodos escogidos por el profesor entre las siguientes posibilidades:




Dos electrodos puntuales
Dos electrodos planos paralelos
Un electrodo puntual y el otro plano
Dos electrodos planos no paralelos
Para cada configuración debe realizar lo siguiente:
1)
Coloque debajo de la bandeja un papel milimetrado en el que se haya trazado un
sistema de coordenadas X-Y, con el origen en el centro del papel milimetrado.
Este sistema de coordenadas le servirá para el desarrollo de todo el experimento.
2)
Poner en la solución el par de electrodos y conéctelos a la fuente de poder (3 voltios).
Anotar la posición de los electrodos ya que deberán aparecer en los gráficos.
3)
Utilice el par de punteros conectados al voltímetro para detectar los puntos con igual potencial.
Uno de ellos será denominado puntero fijo (PF) y el otro puntero móvil (PM). Vea la figura 5.
3)
Para encontrar las coordenadas de los puntos equipotenciales coloque el puntero PF en una
posición fija. Mueva el puntero PM alrededor del puntero fijo para localizar otro punto de igual
potencial, lo cual sucede cuando el voltímetro marca cero. Anote las coordenadas de los puntos en
las Tablas correspondientes. Para encontrar un siguiente punto móvil, desplace el puntero PM
hasta que nuevamente el voltímetro marque cero y así sucesivamente hasta completar seis puntos
por los cuales se trazará una curva equipotencial. Siempre anote las coordenadas de los puntos en
la Tabla (I, II, III o IV) según corresponda.
4)
Para determinar otra curva equipotencial cambie a otra posición el puntero PF y repita el paso
anterior hasta completar seis curvas equipotenciales.
5)
Repita el procedimiento para las otras configuraciones designadas por el profesor.
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Tabla I.
CONFIGURACION (a): ________________________
(x,y)
(x,y)
(x,y)
(x,y)
(x,y)
(x,y)
Ptos. Fijos (PF)
Ptos. Móviles (PM)
Tabla II.
CONFIGURACION (b): __________________________
(x,y)
Ptos. Fijos (PF)
Ptos. Móviles (PM)
(x,y)
(x,y)
(x,y)
(x,y)
(x,y)
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Tabla III.
CONFIGURACION (c):________________________________
(x,y)
(x,y)
(x,y)
(x,y)
(x,y)
(x,y)
(x,y)
(x,y)
Ptos. Fijos (PF)
Ptos. Móviles (PM)
Tabla IV.
CONFIGURACION (c):________________________________
(x,y)
(x,y)
(x,y)
(x,y)
Ptos. Fijos (PF)
Ptos. Móviles (PM)
6.
CALCULOS Y RESULTADOS
 Marque los puntos de las tablas I, II y III en papel milimetrado
 Trace las curvas equipotenciales uniendo los puntos marcados para cada caso y para
cada configuración de electrodos, mostrando la posición y tamaño de los electrodos
utilizados.
 En cada uno de los gráficos anteriores trace aproximadamente, a mano alzada por lo
menos cuatro líneas de fuerza del campo eléctrico E. Tener presente que en cada
punto, las líneas de fuerza son perpendiculares a las curvas equipotenciales.
7. CUESTIONARIO
 ¿Por qué las líneas de campo y las equipotenciales deben ser perpendiculares entre
sí?
 ¿Es un electrodo una región equipotencial?
8. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES