LABORATORIO 2 Superficies equipotenciales

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PRACTICA # 2: SUPERFICIES 
EQUIPOTENCIALES. 
 
MELISA JULIETH BARRIOS BUSTAMANTE 
DARIO FERNANDO PIMIENTA MEDINA 
JOSE DAVID SALAS PERALTA 
LUIS ALFONSO VALDES CABARCA 
DOCENTE: SARITA RODRIGUEZ DIAZ 
FISICA ELECTRICA Y MAGNETICA 
FECHA DE REALIZACION: 11 / 04 / 2022 
FECHA DE ENTREGA: 13 / 04 / 2022 
 
GRUPO C1 – INGENIERIA CIVIL 
 
PRACTICA N # 1: SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES 
UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRA 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL 
 
INTRODUCCION 
 
Las superficies equipotenciales son las formas geométricas que se forman a partir de 
una partícula cargada y están conformadas por puntos de campo en los cuales el 
potencial no varía. 
Una de las características de las líneas equipotenciales es que son perpendiculares a las 
líneas de campo eléctrico. Estas figuras geométricas varían de acuerdo a la forma de la 
partícula. 
Un campo eléctrico estático puede ser representado geométricamente con líneas 
vectoriales en dirección de la variación del campo, a estas líneas se le conoce como 
líneas de campo eléctrico, que en ultimas terminan siendo una consecuencia directa de 
la ley de GAUSS, ya que se encuentra que la mayor variación direccional en el campo. 
 
 
 
 
 
 
OBJETIVOS 
 
OBJETIVO GENERAL 
 
• Trazar superficies equipotenciales, visualizar los mapas de superficies 
equipotenciales asociados con varias distribuciones de cargas simples, visualizar 
cualitativamente patrones de campo eléctrico asociados con ciertas distribuciones 
de cargas, familiarizarse con las reglas para dibujar líneas de campo eléctrico, 
explicar el significado de flujos de campo eléctrico y discutir la ley de Gauss. 
 
OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 
• Identificar líneas equipotenciales para las siguientes configuraciones: 
a) Una carga puntual positiva 
b) Dos cargas de distinto signo (dipolo) 
c) Dos líneas paralelas de diferente signo. 
 
• Graficar las líneas de campo eléctrico a partir de las líneas equipotenciales 
obtenidas en el objetivo previo. 
 
MARCO TEORICO 
 
• Líneas equipotenciales: Las líneas equipotenciales son como las líneas de 
contorno de un mapa que tuviera trazada las líneas de igual altitud. En esta 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. 
 
• La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de algunas partículas 
subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre 
ellas a través de campos electromagnéticos. La materia cargada eléctricamente es 
influida por los campos electromagnéticos, siendo, a su vez, generadora de ellos. 
• Carga puntual: Una carga puntual es una carga eléctrica hipotética, de magnitud 
finita, contenida en un punto geométrico carente de toda dimensión, en otras 
palabras una carga puntual consiste en dos cuerpos con carga que son muy 
pequeños en comparación con la distancia que los separa. Esta suposición resulta 
muy práctica al resolver problemas de electrostática, pues los efectos derivados de 
una distribución de cargas en un espacio finito se anulan y el problema se simplifica 
enormemente. Un ejemplo es el golpeo de un martillo sobre la cabeza de un clavo. 
• Dipolo eléctrico: es un sistema de dos cargas de signo opuesto e igual 
magnitudes cercanas entre sí. 
Los dipolos aparecen en cuerpos aislantes dieléctricos. A diferencia de lo que 
ocurre en los materiales conductores, en los aislantes los electrones no son libres. 
Al aplicar un campo eléctrico a un dieléctrico aislante éste se polariza dando lugar a 
que los dipolos eléctricos se reorienten en la dirección del campo disminuyendo la 
intensidad de éste. 
 
• Un campo eléctrico es un campo físico o región del espacio que interactúa con 
cargas eléctricas o cuerpos cargados mediante una fuerza eléctrica. Su 
representación por medio de un modelo describe el modo en que distintos cuerpos 
y sistemas de naturaleza eléctrica interactúan con él. 
• Entre dos o más cargas aparece una fuerza denominada fuerza eléctrica cuyo 
módulo depende del valor de las cargas y de la distancia que las separa, mientras 
que su signo depende del signo de cada carga. Las cargas del mismo signo se 
repelen entre sí, mientras que las de distinto signo se atraen. 
 
• Voltímetro: se trata de un instrumento de medición que se utiliza para determinar 
la diferencia de potencial que existe entre dos puntos de un circuito eléctrico. Se 
realiza la medida de la carga eléctrica positiva que atraviesa un punto del circuito 
eléctrico y posteriormente la cantidad de carga eléctrica negativa que lo hace a 
través de otro punto. 
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/elevol.html#c1
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/elefie.html#c1
https://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctrica
https://es.wikipedia.org/wiki/Dimensi%C3%B3n
https://es.wikipedia.org/wiki/Electrost%C3%A1tica
https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Distribuci%C3%B3n_de_carga&action=edit&redlink=1
 
La gran mayoría de voltímetros son capaces de realizar mediciones de manera 
precisa para una gran cantidad de dispositivos electrónicos. Pueden realizar 
medidas de voltajes, pero también de corrientes continuas, de continuidad, de la 
resistencia, medir los transistores o probar la batería. 
 
 
 
 
DATOS 
 
En el laboratorio por medio de esta práctica, y con los materiales, se pudieron 
obtener los siguientes datos: 
 
Carga puntual: 
• = 8,0 v 
• = 6,0 v 
• = 4,2 v 
• = 2,5 v 
• = 0,8 v 
 
 Carga dos discos: 
• = 04,7 v 
• = 04,4 v 
• = 03,7 v 
• = 04,0 v 
• = 02,1 v 
• = 02,2 v 
• = 02,2 v 
• = 02,2 v 
 
 Carga lineal: 
• = 6,0 v 
• = 1,0 v 
• = 3,0 v 
• = 6,0 v 
• = 2,5 v 
• = 3,5 v 
 
 
 
MATERIALES 
 
1. Mesa para mapeo de superficies equipotenciales 
 
2. Fuente de voltaje directo (CD) de 0 – 10 volts. 
 
3. Cuatro cables para conexión 
 
4. Un voltímetro 
 
5. Una hoja de papel conductor tamaño carta 
 
6. Una pluma con pintura de plata 
 
7. Colores 
 
 
 
 
PROCEDIMIENTOS 
 
PROCEDIMIENTO A: UNA CARGA PUNTUAL. 
 
1. En el papel semiconductor dibuje un circulo relleno de tinta usando la plantilla y el 
marcador con pintura de plata. 
 
2. Tenga el cuidado de no tocar la figura y que la tinta no se escurra por debajo de la 
plantilla. 
 
3. Clave una tachuela en el centro de cada una de las figuras para establecer el 
contacto eléctrico con las mismas. 
 
4. Haga las conexiones pertinentes y traces puntos de igual potencial. 
 
 
PROCEDIMIENTO B: DOS DISCOS 
 
1. En el papel semiconductor dibuje dos discos (círculos rellenos de tinta), usando la 
plantilla y el marcador con pintura de plata. Haga los dibujos de tal modo que 
ambos discos queden en los lados opuestos de la hoja conductora y centrada, tal 
como se indica en la figura 1. Tenga el cuidado de no tocar la figura y que la tinta 
no se escurra por debajo de la plantilla. 
 
2. Una vez dibujados los discos, sujete la hoja en la mesa de mapeo con cinta 
adhesiva y espere aproximadamente un minuto para que seque la pintura. 
 
3. Clave las tachuelas en el centro de cada una de las figuras para establecer el 
contacto eléctrico con las mismas. 
 
 
 
 PROCEDIMIENTO C: CARGA LINEAL 
 
1. En otra parte de la hoja de papel conductor dibuje dos barras paralelas en los lados 
opuestos de la hoja y centradas, tal como se indica en la figura 2. 
 
2. Repita los pasos del punto anterior para trazar líneas equipotenciales. 
 
3. Conecte la fuente de voltaje de DC a las tachuelas clavadas en las figuras, 
cerciorándose de que la fuente de voltaje esté apagada y en cero volts. 
 
4. Conecte el multímetro en el modo de medidor de voltaje de CD, en el rango de 0-20 
volts,con la terminal denominada común al negativo de la fuente de voltaje y la 
terminal positiva del medidor, se usará para buscar los puntos que se encuentren al 
mismo potencial. Es decir que dicha terminal será la parte que detecte los 
potenciales en la hoja conductora, como se indica en la figura 2. 
 
5. Bajo las condiciones anteriores, encienda la fuente y con la perilla suba el voltaje 
hasta 5 volts. Para llevar a cabo tal ajuste de voltaje. Marque con el signo (+) la 
figura que fue conectada al polo positivo de la fuente y la otra figura con el signo 
menos (-). 
 
6. Con la punta detectora del medidor, toque la hoja conductora y busque el primer 
punto que se encuentre al potencial iguales. Para hallarlo observe constantemente 
los valores que marca la caratula del medidor. 
 
7. Una vez localizado ese primer punto, busque en la hoja conductora entre 10 y 15 
puntos que se encuentren al mismo potencial, los cuales determinaran al ser 
unidos, una línea equipotencial. Use el procedimiento descrito en el paso anterior, 
para encontrarlos. Una vez que los haya localizado, etiquete la serie de puntos 
equipotenciales con el voltaje que les corresponde para que no se confundan con 
otros puntos distintos. 
 
8. Repita los pasos 6 y 7 para hallar la línea equipotencial correspondiente a otro 
voltaje más alto o más bajo. 
 
9. Repita el procedimiento del paso 7 y 8 para hallar las líneas equipotenciales 
correspondientes de voltajes diferentes. 
 
 
 
 
 PROCEDIMIENTO D: RESULTADOS 
 
 
1. Con los puntos equipotenciales obtenidos para cada figura, trace las líneas 
equipotenciales uniendo suavemente con un color rojo los puntos que se 
encuentran al mismo potencial, como por ejemplo todos los que estén a 1 volt y 
así sucesivamente para las demás series de puntos. No unos puntos que se 
hallen a distinto potencial. 
 
2. Una vez que haya obtenidos los patrones de líneas equipotenciales para cada 
caso, encuentre las líneas de campo eléctrico del siguiente modo: 
 
Seleccione una configuración con su correspondiente patrón de líneas 
equipotenciales. 
Localice primero la figura marcada positivamente. 
 
3. Con el color azul trace suavemente las líneas de campo de tal forma que sean 
perpendiculares a cada una de las líneas equipotenciales de la configuración 
estudiada, iniciando en la figura marcada con signo más y terminando en la 
marcada con signo menos. Recuerde que siempre ambas líneas (equipotenciales 
y de campo) deben ser perpendiculares entre si en cada punto. 
 
4. Trace entre 5 y 6 líneas de campo siguiendo el procedimiento antes indicado. 
Para cada configuración encuentre las líneas de campo del mismo modo. 
 
5. En las siguientes páginas en blanco pegue las hojas semiconductoras 
conteniendo las líneas equipotenciales y las líneas de campo para cada 
configuración estudiada. 
 
 
 
 
 
 
 
EVALUACIÓN 
 
 
 
 
CONCLUSIONES 
 
• Se traza un punto en medio de la hoja cuadriculada que sería la carga inicial que 
tendría un valor de 8,0 v, los mismo que estaba recibiendo de la fuente de voltaje, 
luego buscamos un valor cualquiera en un punto cualquiera, decidimos 
quedarnos con un valor de 6,0 v continuamos buscando la misma carga en 
diferentes puntos hasta obtener una circunferencia que la destacamos con el color 
rojo y seguimos así sucesivamente pero con colores y valores diferentes, se pudo 
concluir que entre más lejos este el voltímetro del centro o carga inicia, menor 
será el valor de las cargas puntuales y entre más cerca mayor será su valor. 
El campo eléctrico número uno que es entre los puntos rojos y amarillos, 
obtuvimos un valor de 180 volts. 
El campo eléctrico número dos que es entre los puntos amarillos y azules, 
obtuvimos un valor de 170 volts. 
El campo eléctrico número tres que es entre los puntos azules y verdes, 
obtuvimos un valor de 113,33 volts. 
Por esto se concluye que entre más lejos este el campo eléctrico de la carga 
inicial su valor será menor y entre más cerca su valor será mayor. 
 
• En nuestro papel semiconductor debemos tomar 2 puntos (positivo y tierra) 
separados de forma simétrica, de manera que podamos usar el voltímetro por 
todo el papel y observar las líneas equipotenciales, empezaremos buscando la 
línea equipotencial con 2 voltios demarcada en el dibujo de color rojo, en el paso 
siguiente procedemos a buscar la línea equipotencial con valores de 4 voltios que 
esta pasa casualmente por el centro de los dos puntos y están determinados por 
el color marrón, por último buscamos los puntos equipotenciales de 6 voltios que 
se encuentra de color rosado. 
Observando el resultado final plasmado en nuestro papel semiconductor podemos 
concluir que entre más cerca se esté al polo a tierra menor voltaje se puede ver 
en el voltímetro, ya que la línea equipotencial de 2 voltios está más cerca al polo a 
tierra, mientras que la de 4 voltios forma una línea vertical en el centro de los dos 
puntos, por otro lado, la línea equipotencial de 6 voltios está más cerca al polo 
positivo dado que este es quien transporta la carga al papel. 
 
• Ya trazadas las líneas o barras paralelas en los lados opuestos del papel 
conductor, se instaló un cable para conexión desde la fuente, hasta el papel en 
cada línea paralela con ayuda de una tachuela. Luego con otros dos cables 
unidos desde el voltímetro hasta el papel, uno sirviendo como polo a tierra 
(negro), y el otro para sondear los puntos con igual magnitud de voltaje (rojo), se 
pudo concluir de los puntos equipotenciales obtenidos en este experimento, que al 
unirlos forman una línea equipotencial que en la parte central tiende a ser en su 
mayoría paralela a la línea, y se curva un poco cuando se aleja a la zona entre las 
barras, esto ocurre entre las 3 primeras y 3 ultimas líneas equipotenciales. Cosa 
que no pasa entre las 3 líneas centrales, ya que todos sus puntos se encuentran 
paralelos a las placas. 
 
 
 
 
 
También se logra observar que las 3 primeras columnas de cargas 
equipotenciales, de izquierda a derecha empiezan con voltajes altos y luego 
tienden a disminuir, ya que entre más cerca estén del punto a tierra, el voltaje va 
más hacia 0. 
Cuando llega al centro pasa lo mismo, los voltajes tienden a disminuir entre cada 
centímetro que se acerca al punto tierra que se encuentra a la derecha. 
Y las 3 últimas columnas equipotenciales, ubicadas más a la derecha, repiten los 
mismos valores de voltaje del principio 
 
• Con respecto a los cálculos obtenidos, dentro de los 3 experimentos, se pudo 
observar que el campo eléctrico en carga puntual, tiende a disminuir entre más 
lejos este de la carga eje, ya que teniendo en cuenta la fórmula de campo 
eléctrico, igual al diferencial de voltaje entre la distancia E=-ΔV/d, podemos decir 
que entre mayor sea la distancia entre las cargas de referencia, menor es el 
campo eléctrico, cosa que se cumple en los dibujos de carga puntual. 
Teniendo en cuenta el experimento de líneas paralelas, el campo eléctrico entre 
las cargas se comporta de forma diferente. Este empieza a disminuir, hasta cierto 
punto, que se repiten, esto dependiendo de cuan cerca esté del polo a tierra, 
como si fuera un ciclo, empieza con un campo eléctrico de 300 v/m, hasta llegar a 
50 v/m, y vuelve y empieza en 300 v/m y sigue disminuyendo. 
En 2 cargas puntuales, para realizar un buen análisis de resultados con respecto 
a los datos, se debe tener bien en cuenta la gráfica, ya que el análisis, o la 
diferencia de potencial se realiza con respecto a las cargas que se encuentran 
horizontalmente en la misma línea de acción como por ejemplo, las cargas 2 (4.4 
amarilla) con la 6 (2.2 marrón) ya que se tienen en cuenta primero las de la carga 
puntual positiva, y luego las de la carga puntual negativa. Es así como al 
momento de calcular el campo eléctrico este aumenta entre menor sea la 
distancia existente entre las cargas, y disminuye el campo eléctrico entre mayor 
sea la distancia entre las cargas referentes.BIBLIOGRAFÍA 
• Paul B. Zabar, Gordon Rockmaker, Practicas de Electricidad, 7Edicion 
• Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2009). Física: Para ciencias e ingeniería con Física 
Moderna (7a. ed). México D.F.: Cengage. 
• Paul Hewitt, Física Conceptual, 9° edición, Pearson Educación, 2019 
• G Holton, Introducción a los conceptos y Teorías de las Ciencias Físicas, 2° 
Edición, Reverte, 1980 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
WEBGRAFÍA 
 
 
• https://www.youtube.com/watch?v=daA89ECzx58 
• http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/electrico/cElectrico.html 
• https://www.youtube.com/watch?v=Sh02c_SltGM 
• http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/equipot.html 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANEXOS