Agosto 31, 2009
Departamento de Física
Laboratorio de Física electricidad ciencias básicas
Universidad Del Norte – Colombia.

LINEAS DE CAMPO ELECTRICO

Rada Ariza Carlos Alfonso Laino Dario Alberto
Email: carada@uninorte.edu.co Email: lainod@uninorte.edu.co
Ing. Mecánica. Ing. Industrial.


ABSTRACT
The main objective of the second experiment made in the physics lab electricity (equipotential lines and electric field) was the theoretical and experimental studies of the behavior of electric field and equipotential lines in practical ways in different systems such as in an electric dipole (Figure 1) or between two lines or conducting plates which resembles the model of a parallel plate capacitor (Figure 2). During the experience we were able to differentiate clearly the effects that occur by the superposition of electric fields.

RESUMEN
El objetivo principal de la segunda experiencia hecha en el laboratorio de física electricidad (líneas equipotenciales y campo eléctrico), fue el de estudiar teórica y experimentalmente el comportamiento del campo eléctrico y el de las líneas equipotenciales de manera práctica en distintos sistemas como por ejemplo en un dipolo eléctrico (Grafica 1) o entre dos líneas o placas conductoras que se asemeja al modelo de un capacitor de placas paralelas (Grafica 2).Durante la experiencia pudimos diferenciar claramente los efectos que se presentan por la superposición de campos eléctricos.

INTRODUCCION Y OBJETIVOS
Es claro que en esta experiencia la hipótesis primordial fue la de comprobar si en algún punto del espacio las líneas equipotenciales y las líneas de campo eléctrico se interceptaran estas dos formarían un ángulo recto (90 grados), dicho de otra manera, que existiría perpendicularidad entre ellas. Además, el diferencial de potencial eléctrico jugó un papel importante en el momento de realizar la experiencia de laboratorio, ya que esta permitió hallar las rutas en las que se encontraban las líneas de campo y la líneas equis potenciales.

MARCO TEORICO

· Líneas de campo eléctrico: Resulta conveniente representar el campo eléctrico dibujando las líneas que indican la dirección del campo en cualquier punto. Faraday, quien alrededor de 1840 introdujo el uso de las líneas de campo, creía que eran reales y las doto de propiedades elásticas. Aun cuando desde el punto de vista moderno las líneas de campo no son reales, ayudan a visualizar el campo eléctrico que si es real.

· ley de Gauss: el flujo eléctrico total a través de cualquier superficie cerrada S es el producto y la suma algebraica de todas las cagas dentro de S.
En términos matemáticos, la ley de Gauss es:(1)
En donde Q es la carga neta. Observe que es válido solo para superficie cerrada S, pero es apreciable sea cual sea su forma. Esas superficies, que por lo general serán hipotéticas, pueden tener forma de una esfera, cilindro o cualquier otra. A esas superficies las llamaremos superficies gaussianas.

· Potencial eléctrico: un potencial es energía potencial por unidad de carga. Se define el potencial V en cualquier punto de un campo eléctrico como la energía potencial U por unidad de carga asociada con una carga de prueba q0 en ese punto:
La energía potencial y la carga son escalares; por consiguiente el potencial es una cantidad escalar. 1V = 1J/C
· Superficies equipotenciales: el potencial en diversos puntos del campo eléctrico se puede representar gráficamente mediante superficies equipotenciales. Estas utilizan la misma idea fundamental de los mapas topográficos, se trazan curvas de nivel que pasan por los puntos que tienen la misma elevación. Por analogía con las curvas de nivel de mapa topográfico, una superficie equipotencial es una superficie tridimensional sobre la cual el potencial eléctrico V es el mismo en todos los puntos.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Después de haber comprendido la teoría de manera clara damos inicia conectando los materiales de la siguiente manera: Ubicamos en la placa de corcho el papel cuadriculado conductor preparado para simular dos cargas puntuales de manera posterior insertamos los chinches los cuales son conectados a un generador. Un chinche es conectado a él positivo y el otro al negativo creando así un buen ambiente para poder destacar los diferentes fenómenos que se presentan ante dos cargas. En la segunda parte de la experiencia el papel conductor simula dos placas metálicas y los chinches son insertado de manera vertical igual que de la forma anterior se midieron los diferentes efectos que las cargas pueden generar en un campo eléctrico. Para medir claramente las líneas de campo en estos dos papeles se utilizo un multimetro del cual se podían obtener lecturas para poder ubicar los campos. Para el caso de las líneas se utilizaron dos contactos los cuales hacían el trabajo de un compas, para las de campo simplemente se ubicaba donde se encontraba el voltaje pedido y hacia se podían ver claramente. Todas estas observaciones fueron plasmadas en unas copias entregadas por el profesor, estas copias eran una simulación del papel conductor.

DATOS OBTENIDOS
Los datos obtenidos están consignados en las siguientes graficas:
· Grafica 1: Dipolo eléctrico.

· Grafica 2: Placas paralelas (capacitor).

ANALISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Durante la experiencia se esperaban que los datos fueron los correspondientes a los anotados en las graficas, ya que debido a la ayuda de un software especifico pudimos ver como se cumple el principio de superposición de las cargas y como se pueden afectar las curvaturas de la líneas de campo en las placas (capacitor) formando curvas cada vez mas elípticas. Era claro que las curvas también tenían que salirse del papel conductor ya que no alcanzaba. En la medición con los diodos no fue muy precisa ya que muchas veces el multimetro se apagaba o simplemente no se lograba obtener el valor más alto del voltaje. No dejando así que las líneas tuvieran un rumbo correcto.
Aunque los resultados esperados siempre se tendrán un margen de error claro el cual no dejara obtener la teoría exacta que se busca. Mas sin embargo los cálculos realizados respecto a la experiencia por medio del dibujo trazado fueron las esperadas para todo los integrantes del grupo. Aquí se pudo observar el famoso efecto de borde presentado por las placas paralelas en sus líneas de campo y la oblicuidad de las líneas de campo en un dipolo eléctrico.

CONCLUSIONES
De manera satisfactoria se cumplió la meta trazada para esta experiencia de laboratorio que era comprobar de manera práctica todas las hipótesis planteadas anteriormente, sin embargo no podemos descartar la existencia de un margen de error y este se da debido a las condiciones del medio en el cual se llevó a cabo nuestra experiencia de laboratorio, los posibles causantes serían: la humedad, que el ambiente estaba cargado o errores humanos en las mediciones, y toma de datos, todo esto debido al poco tiempo de utilidad del multimetro el cual al apagarse hacía perder los valores buscados. De todas maneras, es necesario resaltar que las graficas mostradas en la sección de datos obtenidos es sencillamente una manera de representar el campo eléctrico y las líneas equipotenciales que genera una carga puntual q0 alrededor de sí.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
[1] CASTRO CASTRO, Darío y OLIVO BURGOS, Antalcides, Física electricidad para estudiantes de ingeniería: notas de clase/ Darío Castro Castro, Antalcides Olivo Burgos. Barranquilla: Ediciones Uninorte, 2008.
[2] SEARS, ZEMANSZY, YOUNG, FREDDMAN, Física universitaria, Undécima edición, volumen II, Ed. Pearson educación, México 2004.
[4] TIPLER, Paul A, Física**, Tercera edición, Tomo II, Editorial Reverté, S.A., España, 1996.