INTRODUCCION

UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR
FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS Y EDUCACIÓN
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
LABORATORIOS DE FÍSICA “MIGUEL ÁNGEL VARGAS Z.”
GUÍA DE LABORATORIO No. 3
ELECTROMAGNETISMO: Superficies Equipotenciales
1. INTRODUCCION
Superficie equipotencial es el lugar geométrico de los puntos de un campo de fuerza que tienen el
mismo potencial.
Los campos de fuerza se pueden representar gráficamente por las superficies equipotenciales o
por las líneas de fuerza. Las superficies equipotenciales en un campo creado por una única masa
o una única carga eléctrica son superficies esféricas concéntricas con la masa o la carga,
respectivamente. Estas superficies se suelen representar a intervalos fijos de diferencia de
potencial, de modo que su mayor o menor proximidad indicará una mayor o menor intensidad de
campo.
La diferencia de potencial entre dos puntos cualesquiera de una superficie equipotencial es nula.
Así, si desplazamos una masa, en el caso del campo gravitatorio, o una carga, en un campo
eléctrico, 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 dirección que el vector campo y el vector desplazamiento es
siempre tangente a la superficie equipotencial, se llega a la conclusión de que, en todo punto de
una superficie equipotencial, el vector campo es perpendicular a la misma, y que las superficies
equipotenciales y las líneas de fuerza se cortan siempre perpendicularmente.
2. CONCEPTOS BÁSICOS:
Campo: región en la que se ejerce sobre un objeto una fuerza gravitatoria, magnética,
electrostática o de otro tipo. Se supone que estas regiones están recorridas por líneas de fuerza
imaginarias, muy juntas donde el campo es más intenso, y más espaciadas donde es más débil. El
concepto de campo fue muy desarrollado por James Clerk Maxwell, físico británico del siglo
XIX, en su teoría electromagnética.
Línea de fuerza: línea continua asociada a un campo vectorial y trazada de modo que, en todo
punto, la línea de fuerza sea tangente a la dirección del campo en dicho punto. Cada línea de
fuerza está orientada positivamente en el sentido del campo. Como en cada punto el campo sólo
puede tener una dirección, sólo puede pasar una línea de fuerza por cada punto del espacio, es
decir, las líneas de fuerza no se pueden cortar. Es evidente que si se dibujaran todas las líneas de
fuerza para todos los puntos del campo, no se podrían distinguir. Por este motivo se suelen
espaciar de manera que el número de ellas que atraviese la unidad de superficie colocada
perpendicularmente a la dirección del campo, sea proporcional a la intensidad de éste. Así, las
líneas se concentran en aquellas regiones del espacio donde el campo es más intenso e,
inversamente, están más separadas en las regiones donde el campo es más débil.
Un campo uniforme se representa mediante líneas de fuerza paralelas y equidistantes. A los
puntos donde convergen y acaban las líneas de fuerza se les da el nombre de sumideros, y a los
puntos de donde surgen manantiales.
3. OBJETIVO
Determinar las líneas de fuerza de un campo eléctrico a partir de regiones equipotenciales.
4. MATERIALES
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Una cubeta de ondas.
Una fuente (cc) variable.
Un multímetro.
Cables de conexión.
Hojas de papel cuadriculado
5. PROCEDIMIENTO
5.1 En hojas de papel, aliste tres con cuadrículas de 2cm de lado para establecer planos
cartesianos.
5.2 Pegue la cuadrícula No. 1 por debajo del vidrio de la cubeta.
5.3 Realiza el montaje indicado en la figura anterior.
5.4 Determine la diferencia de potencial entre el centro del plano cartesiano y cada uno de los
otros puntos coordenados de la cuadrícula. Anote estos valores sobre la cuadrícula No. 2.
5.5 Cambie el montaje en la cubeta por dos placas planas y paralelas. Fije el terminal positivo a
una placa y desplace el otro terminal sobre los puntos de la cuadrícula para establecer la
respectiva diferencial de potencial. Anote estos valores en la cuadrícula #3.
5.6 En cada una de las cuadrículas, conecte con una línea los puntos que tienen el mismo valor o
que se aproximen lo suficiente para considerarlos de igual valor. Con base en estas líneas,
trace las líneas del campo eléctrico existentes en la cubeta. Argumente físicamente su
procedimiento.
6. ANÁLISIS Y RESULTADOS
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¿Qué representan las curvas resultantes de unir los puntos de igual potencial?
¿Cómo es posible establecer las líneas de fuerza del campo eléctrico a partir de estas curvas?
¿Qué tipo de campo eléctrico encontró según las curvas de la cuadrícula #1 y según la
cuadrícula # 2?
7. BIBLIOGRAFÍA
• Halliday D., Resnick R., Walker, I. Física, volumen 2, quinta edición, Jhon Wiley & Sons
N.Y., USA, 1997.
• Alonso, M. Finn, J.E., Física, volumen 2, Addison-Wesley Iberoamericana, México, 1995.
• Serway, Raymond A. FÍSICA, tomo 2, cuarta edición, McGraw-Hill, México, 1997.