Superficies equipotenciales

Cargas eléctricas. Placas. Roldanas. Potencial eléctrico

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  • Idioma: castellano
  • País: Guatemala Guatemala
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MARCO TEORICO

Sea el campo electrico creado por una garga positiva Q. Si se es colocada una carga positiva unidad q en sus proximidades, sera rechazada con una fuerza que va disminuyendo, a medidada que la carga q se va alejando. Esta fuerza tiene tendencia a llevar la carga q hasta el infinito.

Si se quiere ahora situarla carga q donde antes estaba, se tendra que ejercer una fuerza iagual, pero opuesta a la del campo y, por lo tanto, se realizara un trabajo contra el campo.

Se define como potencial electrico en un punto el trabajo realizado sobre la unidad de carga al desplazarla desde el infinito hasta dicho punto. Se representa por V.

Sea L el trabajo que hay que realizar para trasportar una carga q desde el infinito hasta un punto A de un campo electrico, el trabajo por cada unidad de carga, es decir, el potencial en A, se obtendra mediante la formula:

VA= L/q

Por ser el potencial el cociente entre un trabajo y una carga, su formula dimensional se obtiene dividiendo las formulas dimensionales del trabajo y la carga:

La unidad de potencial en el sistema internacional se denomina voltio. Voltio es el potencial existente en un punto tal que para transportar un culombio desde el infinito hasta el se requiere un trabajo de un julio(joule). Se representa por V:

Voltio = julio/culombio

Cuanto mas se acerque la carga unidad a la carga Q que crea el compo, mayor sera el trabajo que se tendra que realizar. Asi, el potencial ira disminuyendo a medida que se consideren puntos cada vez mas alejados de la carga Q.

Las cargas positivas se desplazan dentro de los campos electricosdesde los puntos que tienen mayor potenical a los que tienen menor potencial. Los electrones, por el contrario se desplazan desde los punto de menor potencial a los de mayor potencial.

Se puede demostrar que el potencial en un punto se calcula tambien mediante la siguiente expresión:

VA=K(Q/d)

Al ser el potencial electrico un a magnitud escalar, el calculo del potencial creado en un punto por un sistema de cargas se reduce a una suma algebraica de los potenciales de cada una de ellas en dicho punto. El campo electrostatico tambien se puede describir perfectamente mediante las superficies equipotenciales, que son perpendiculares en todos sus puntos al vector intensidad del campo y, de acuardo con el nombre que llevan, estan constituidas por puntos que presentan el mismo potencial. La traslación de una carga cualquiera a lo largo de un supericie equipotencial no supone trabajo alguno, porque la diferencia de potencial es nula. En el caso simple del campo creado por una carga electrica unica Q dichas superficies estan esfericas con centro en Q. Se conviene en dibujar las superficies equipotenciales correspondientes a intervalos regulares de potencial; por ejemplo, de volt en volt, o de 10 volt en 10 volt, etcétera.

DESARROLLO

  • SUPERFICIE EQUIPOTENCIAL SIN PLACAS NI ROLDANAS

  • 3V 5V 5V 3V

    Se puede observar que la superficie equipotencial tiene un patron parabolico o semieliptico al estar mas cerca de la fuente de corriente y cuando aumenta el voltaje dicha superficie tiende a formar lineas rectas en el papel mantequilla.

    2)SUPERFICIE EQUIPOTENCIAL CON UNA PLACA

    3V

    5V

    Se puede observar que debido a la atracción que tiene por la placa conductora carga negativamente las lineas se van haciendo mas verticales en cuanto se alejan del polo positivo y su diferencia de potencial disminuye.

    3)SUPERFICIE EQUIPOTENCIAL CON PLACAS Y ROLDANA

    3V 4V 5V 5V 4V 3V

    Se pudo observar que la diferencia de potencial aumenta mientras mas se acerca a la roldana puesto que esta funciona como un

    capacitor debido a que existe movimiento de energia de un lado hacia el otro de ahí, el incremento de potencial las lineas totalmente verticales que se observan son debido a que el capacitor se encuentra a su máximo nivel de almacenamiento. Y este funciona como un material neutro. Entre las dos placas conductoras.

    RESPUESTA A PREGUNTAS

    QUE ES UNA LINEA EQUIPOTENCIAL

    Son lineas geométricas que son perpendiculares en todos sus puntos al vector intesidad del campo.y de acuerdo con el nombre que llevan, estan constituidas por puntos que presenta el mismo potencial. La traslación de una carga cualquiera a lo largo de una superficie equipotencial no supone trabajo alguno, porque la diferencia de potencial es nula

    SE PUEDEN CRUZAR LAS LINEAS EQUIPOTENCIALES, EXPLIQUE BREVEMENTE

    No, debido a que son perpendiculares en todos sus puntos al vector de intensidad del campo y paralelas entre si.

    SI EL POTENCIAL ELECTRICO EN ALGUN PUNTO ES CERO, PUEDE CONCLUIRSE QUE NO EXISTE CARGA EN LA VECINDAD

    Puede que exista carga, pero no potencial debido a que la carga se mueve sobre una misma linea equipotencial sin cambiar de linea y no estar produciendo trabajo y por tanto el potencial es cero.

    PORQUE ES IMPORTANTE EVITA LOS BORDE AGUDOS O PUNTAS AFILADAS EN LOS CONDUCTORES DE ALTA TENSIÓN

    Necesitarian las cargas de un trabajo mayor para poder moverse

    PORQUE SE ESTA A SALVO AL PERMANECER DENTRO DE UN AUTOMÓVIL DURANTE UNA TERMENTA ELECTRICA INTESA.

    Debido a que las llantas del auto funcionan como un material aislante de la electricidad y toda la carga recibida por las partes conductoras de electricidad en el automóvil serian compensadas por el hule de las llantas.

    DESPUÉS DE CAMINAR POR LA ALFOMBRA SE PUEDE SENTIR UN TOQUE ELECTRICO PORQUE.

    Debido a que la alfombra al entrar en contacto con el cuerpo por frotación produce la liberación de electrones.

    SI EL POTENCIAL ELECRICO ES CONSTANTE EN CIERTA REGION, COMO ES EL CAMPO ELECTRICO EN ESA REGIO CONSTANTE, VARIABLE, EXISTE O NO.

    Si existe y es variable debido que se mueve de un punto a otro equidistantes.

    COMO PROTEGERIA UN CIRCUITO ELECTRÓNICO DE CAMPOS ELÉCTRICOS EXTERNOS.

    Por medio de un material no conductor.

    EN QUE TIPO DE CLIMA PODRIA UNA BETERIA DE AUTOMÓVIL DESCARGARSE CON MAYOR FACILIDAD.

    En un clima frio debido a que los electrones necesitan temperaturas arriba del estado de congelamiento para poder movilizarse.

    EXISTE UN PUNTO ENTRE DOS CARGAS POSITIVAS IGUALES DONDE EL CAMPO ELECRICO SEA CERO,

    Si entre la distancia media entre las dos debido que al calcular el campo eléctrico en ese punto al sumar ambas da como resultado cero debido a que estas tienden al infinito (especie de funcion logarítmica).

    CONCLUSIONES

    • El origen de potenciales se considera situado en el infinito.

    • El potencial electrico a diferencia de la fuerza y el campo electrico, es una magnitud escalar.

    • El potencial creado por una carga positiva es positivo

    • El potencial creado por una carga negativa es negativo.

    • Las superficies equipotenciales son perpendiculares en todos sus puntos al vector intensidad del campo y, de acuerdo con el nombre que llevan, estan constituidas por puntos que presentan el mismo potencial.

    BIBLIOGRAFÍA

    ENCICLOPEDIA TEMÁTICA OCÉANO, BARCELONA ESPAÑA

    PHISICS, UNIVERSITY OF PITTSBURG

    FISICA FUNDAMENTAL II DE ROBERT RESNICK

    OBJETIVOS

    -Poder controlar los diferentes dispositivos eléctricos, empleados en esta practica como lo son el multimetro, para poder calibrar de una forma mas exacta el voltaje en corriente directa (DC), dicho voltaje proporcionado por la fuente de poder de alimentación DC.

    -Dibujar superficies equipotenciales para diferentes distribuciones de carga.

    -La ejecución de la magnitud física a medir como lo es la diferencia de potencial en el papel conductor.

    -La comprensión del comportamiento de una superficie equipotencial la cual es el lugar geométrico de los puntos de un campo electrostatico que tengan el mismo potencial.

    -El comprobar que la energia potencial sobre una superficie electrica que contenga un cuerpo cargado, es la misma en todos los puntos de dicha superficie de campo electrico.

    INTRODUCCIÓN

    El estudio de las superficies equipotenciales, desde el punto de vista electromagnético, el cual sera tratado en el reporte de la presente practica, y su comportamiento, dependiendo de los cuerpos sobre los cuales sea estudiada dicha superficie equipotencial, la cual es el comportamiento de las lineas de accion del campo electrico en un cuerpo en especifico contra otro , la comprensión de este lugar geométrico de los puntos de un campo electrostatico el que dichos puntos tengan el mismo potencial. Se presentara a estudio como la energia potencial de un cuerpo cargado es la misma en todos los puntos de una superficie equipontencial dada y el porque no es necesario realizar un trabajo para que dicho cuerpo cargado eléctricamente hablando se mueva sobre dicha superficie equipotencial.