PRACTICA DE LABORATORIO 4: LÍNEAS EQUIPOTENCIALES.
Luisa María
Parra Arboleda (2138130), Gustavo Andrés Rodríguez Vargas (2147260).
Facultad
de ingeniería civil - Laboratorio de física eléctrica - Universidad Santo Tomás
Bogotá D.C Colombia.
Tabla de Contenido
1. Introducción
2. Marco
conceptual
3. Montaje experimental
4. Procedimiento y registro de datos
6. Conclusiones
RESUMEN
En este documentos se refleja el
desarrollo de la práctica de laboratorio número 4 la cual consintió en la la
determinación y comprensión del concepto de potencial eléctrico basados
principalmente en la identificación de las líneas equipotenciales de un determinado
circuito. para la ejecución de la práctica fue propicio el uso de distintos
materiales para la elaboración del montaje y la obtención de los datos, por
otra parte, para el desarrollo del análisis fue elemental es uso de diversas
tablas y gráficos para llevar a cabo la identificación del comportamiento del
potencial eléctrico con relación a sus líneas equipotenciales.
Palabras
clave: Líneas equipotenciales, Potencial eléctrico, campo
eléctrico.
Introducción
Para la
comprensión del comportamientos del campo de fuerza, energía potencial
eléctrica y el potencial eléctrico de de distintos modelos y circuitos resulta
provechoso el conocer y manejar el concepto que representan las líneas
equipotenciales las cuales se manifiestan de manera implícita, pero pueden ser
definidas en laboratorio con procedimientos como el ejecutado y del cual se
hace referencia en el presente documento. El objetivo principal de de esta
práctica de laboratorio y elaboración del presente informe es comprender el el
comportamiento del potencial eléctrico presente en circuitos eléctricamente
cargados, además de interpretar el concepto de líneas equipotenciales
basándonos fundamentalmente del análisis del trabajo hecho durante el
transcurso y desarrollo de la práctica.
Marco
conceptual
Las líneas
equipotenciales son como las líneas de contorno de un mapa que tuviera trazada
las líneas de igual altitud. En este caso la "altitud" es el
potencial eléctrico o voltaje. Las líneas equipotenciales son siempre
perpendiculares al campo eléctrico. En tres dimensiones esas líneas forman
superficies equipotenciales. El movimiento a lo largo de una superficie
equipotencial, no realiza trabajo, porque ese movimiento es siempre
perpendicular al campo eléctrico.
Líneas Equipotenciales: Campo Constante
En las placas conductoras como las de los condensadores, las líneas del campo eléctrico son
perpendiculares a las placas y las líneas equipotenciales son paralelas a las
placas.
Líneas Equipotenciales: Carga Puntual
El potencial eléctrico de una carga puntual está dada por
De modo que el radio r determina el potencial. Por lo
tanto las líneas equipotenciales son círculos y la superficie de una esfera
centrada sobre la carga es una superficie equipotencial. Las líneas discontinuas
ilustran la escala del voltaje a iguales incrementos. Con incrementos lineales
de r las líneas equipotenciales se van separando cada vez más.
Líneas Equipotenciales: Dipolo
El potencial eléctrico de un dipolo muestra una simetría especular sobre el punto central
del dipolo. En todos los lugares siempre son perpendiculares a las líneas de campo eléctrico.
Montaje
experimental
Materiales
● Fuente
eléctrica
● Electrodos
● agua
● recipiente
de vidrio
● Multímetro
Procedimiento
y registro de datos
Para el montaje circular se
obtuvieron los siguientes datos:
Voltaje
|
distancia 1
|
distancia 2
|
distancia 3
|
distancia 4
|
2
|
3,4
|
3,5
|
3,4
|
3,4
|
3
|
2,4
|
2,2
|
2,3
|
2,3
|
4
|
1,4
|
1,3
|
1,3
|
1,3
|
5
|
0,5
|
0,7
|
0,5
|
0,6
|
Tabla 1:
datos obtenidos en laboratorio (montaje 1)
Promediando las
distancias se obtienen los siguientes datos:
promedio
|
|
Voltaje
|
Distancia
|
2
|
3,425
|
3
|
2,3
|
4
|
1,325
|
5
|
0,575
|
Para el segundo montaje se tienen 5
tablas la cuales contienen los datos
tomados en laboratorio.
2
Voltios
|
||||
0,47
|
0,49
|
0,48
|
0,5
|
0,52
|
0,74
|
0,75
|
0,76
|
0,78
|
0,77
|
0,98
|
0,97
|
0,98
|
0,99
|
0,99
|
1,16
|
1,19
|
1,15
|
1,18
|
1,2
|
1,46
|
1,5
|
1,47
|
1,49
|
1,5
|
Tabla
2:
datos obtenidos en laboratorio para el montaje 2 con la
aplicación de 2 voltios
aplicación de 2 voltios
3
Voltios
|
||||
0,69
|
0,68
|
0,69
|
0,7
|
0,73
|
0,85
|
0,84
|
1
|
1
|
1,01
|
1,35
|
1,36
|
1,4
|
1,37
|
1,25
|
1,81
|
1,82
|
1,31
|
1,83
|
1,81
|
2,16
|
2,18
|
2,17
|
2,14
|
2,19
|
Tabla
3:
datos obtenidos en laboratorio para el montaje 2 con la
aplicación de 3 voltios.
aplicación de 3 voltios.
4
Voltios
|
||||
0,85
|
0,83
|
0,86
|
0,87
|
0,88
|
1,34
|
1,32
|
1,3
|
1,31
|
1,32
|
1,85
|
1,84
|
1,84
|
1,85
|
1,87
|
2,42
|
2,49
|
2,44
|
2,41
|
2,37
|
2,94
|
3,03
|
2,9
|
3,05
|
3,01
|
Tabla
4:
datos obtenidos en laboratorio para el montaje 2 con la
aplicación de 4 voltios.
aplicación de 4 voltios.
5
Voltios
|
||||
1,08
|
1,03
|
1,01
|
1,05
|
1,03
|
1,71
|
1,67
|
1,7
|
1,69
|
1,69
|
2,35
|
2,34
|
2,33
|
2,31
|
2,37
|
3,14
|
3,12
|
3,15
|
3,11
|
3,08
|
3,76
|
3,77
|
3,76
|
3,79
|
3,86
|
Tabla
5:
datos obtenidos en laboratorio para el montaje 2 con la
aplicación de 5 voltios.
aplicación de 5 voltios.
6
Voltios
|
||||
1,24
|
1,31
|
1,29
|
1,23
|
1,31
|
2,14
|
2,12
|
2,1
|
2,14
|
2,07
|
3,05
|
2,97
|
2,95
|
2,93
|
2,95
|
3,51
|
3,59
|
3,56
|
3,52
|
3,51
|
4,54
|
4,56
|
4,48
|
4,49
|
4,55
|
Tabla
6:
datos obtenidos en laboratorio para el montaje 2 con la
aplicación de 6 voltios.
aplicación de 6 voltios.
Análisis
de datos
Gracias a la
organización de datos se realiza la gráfica de relación Voltaje-Distancia La
cual permite describir el comportamiento de las líneas de campo en el montaje
1(circular).
Figura
1:
Grafica de relación Distancia/Voltaje.
Para
el análisis del segundo montaje se promediaron todos los datos de las
distancias tomados y se realizaron 5 diferentes graficas las cuales permiten
evidenciar la relación entre el potencial eléctrico de una partícula o un
circuito y evidenciando la existencia de las líneas equipotenciales en
estos.
Figura
1:
Grafica de relación Distancia/Voltaje de la tabla 2.
Figura 4: Grafica de relación Distancia/Voltaje de la tabla 4.
Figura 5: Grafica de relación Distancia/Voltaje de la tabla 5.
Conclusiones
El desarrollo de la práctica de
laboratorio permitió la identificación de factores ligados al comportamiento del
potencial eléctrico con relación a las líneas equipotenciales las cuales pueden
ser identificadas en estos, tales como:
1. las líneas equipotenciales son perpendiculares a la
dirección del campo.
2. el potencial eléctrico de una partícula disminuye a
medida que la distancia aumenta.
3. con respecto a una carga puntual o circular las líneas de
campo se distinguen por el aumento del radio de esta y así poseen una forma
similar a la de la partícula.
Bibliografía
[1]
R. A. Serway, FISICA, Tomo II, 5ª. Edición.McGraw Hill, 2000, Secciones
23.5,6 y 25.1,3,6,9.
[2]http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/electro/campo_electr.html
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