MAPEO DEL CAMPO ELECTRICO

OBJETO DE LA EXPERIENCIA


Examinar la naturaleza del campo eléctrico mediante el mapéo de líneas equipotenciales correspondientes a una distribución de carga dada y posterior trazado de las líneas de campo asociadas.

METODOLOGIA

Consiste en producir un campo eléctrico entre dos superficies conductoras (electrodos) inmersas en un medio de alta resistencia. Luego, mediante la utilización del voltímetro, se mapéan los puntos de igual potencial, quienes definen superficies equipotenciales y por consiguiente las líneas del campo eléctrico presente entre los electrodos


Fundamentos teóricos

En la teoría del campo eléctrico, se ha demostrado que:









(se emplean coordenadas cartesianas por simplicidad pero puede expresarse en otras coordenadas dependiendo de la simetría del problema).
La fórmula (1) establece que el campo eléctrico es el Gradiente del potencial eléctrico con signo cambiado.
Matemáticamente representa la dirección de máxima variación de la función potencial. De lo anterior surge que las líneas de campo eléctrico y las líneas equipotenciales constituyen una familia de curvas ortogonales, esto significa que, en cada punto de intersección entre ellas, las tangentes de las mismas en ese punto forman un ángulo recto (ver como ejemplo la FIG.1).
La experiencia de laboratorio se apoyará en este hecho.











FIG.1: Líneas equipotenciales y líneas de campo correspondientes a una carga puntual. Puede observarse que son familias de curvas ortogonales.



Material a utilizar

*Fuente de alimentación.
*Equipo para la práctica de campo eléctrico.
*Multímetro.
*Cables de Conexión.


Como medio para mapear las líneas equipotenciales se empleará agua de la canilla. Esta presenta una conductividad uniforme y lo suficientemente baja (alta resistencia) como para poder realizar la experiencia.


Técnica Operatoria




FIG. 2: Circuito utilizado para obtener las mediciones.

Llene el plato con agua y arme el circuito presentado en la FIG.2. Solicite la autorización al auxiliar docente para hacer la conexión a la fuente de alimentación.
Cuando se conecta el circuito, entre los electrodos existirá una diferencia de potencial V, igual a la de la fuente, medida con el voltímetro.
Tome como punto de referencia (V=0) uno de los electrodos y fije al mismo una de las puntas exploradoras.
Con la otra punta exploradora seleccione un punto cualquiera entre los electrodos y anote sus coordenadas X,Y y el potencial, V1, indicado por el voltímetro. Desplazando la punta exploradora busque los puntos que están al mismo potencial V1, determine sus coordenadas (X,Y) y complete la tabla de la FIG.3 (hoja de datos). Obtenga cinco o más equipotenciales que permitan dibujar el espectro bidimensional buscado (consulte con el auxiliar de laboratorio ante cualquier duda ).
Una vez finalizada la toma de datos experimentales para las equipotenciales, mida los potenciales de tres puntos muy próximos entre sí, ubicados sobre el eje de simetría de los electrodos.



V1 V2 V3 V4 V5
X Y X Y X Y X Y X Y

1
2
3
.
.
.
9
10


FIG.3: Esquema de la tabla para registrar los datos.


Laura Churi, Tatiana Gutierrez y Natalia Aldao