3 CUBA ELECTROLITICA

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Cuba Electrolítica: Mapeamiento de los Campos Eléctricos 
 
Karen Noemí Gómez Cáceres, Leticia Morel Lisik, María Elena Zabala Britos, Noelia Fernanda 
Maldonado Britos, Sergio Alejandro Aranibar Claros, Vicente Dario Vera Benitez 
Laboratorio de Física III – Universidade Federal de Integración LatinoAmericana 
Av. Tancredo Neves - Foz de Iguazu - PR – Brasil 
 
 Este experimento tiene como finalidad mapear el campo eléctrico a través de las 
superficies equipotenciales. Para tal objetivo, se utilizó una cuba, placas, anillos, papel 
milimetrado, agua y un multímetro con electrodos. Con estos materiales fue montada la 
cuba electrolítica. Se midieron los voltajes con una punta de prueba y se anotó cada 
punto recorrido en la cuba, aplicando las distintas distribuciones de cargas. Con los 
puntos obtenidos fueron trazados líneas, siendo posible así apreciar el campo eléctrico 
y observar lo que sucedía con el potencial al variar la distancia y al inserir los anillos 
metálicos. 
Introducción 
La presencia de carga eléctrica en una 
región del espacio modifica las características de 
dicho espacio dando lugar a un campo eléctrico. Así 
pues, podemos considerar un campo eléctrico como 
una región del espacio cuyas propiedades han sido 
modificadas por la presencia de una carga eléctrica, 
de tal modo que al introducir en dicho campo 
eléctrico una nueva carga eléctrica, ésta 
experimentará una fuerza. [1] El campo eléctrico se 
representa matemáticamente mediante el vector 
campo eléctrico, definido como el cociente entre la 
fuerza eléctrica que experimenta una carga testigo y 
el valor de esa carga testigo (una carga testigo 
positiva). La definición más intuitiva del campo 
eléctrico se la puede dar mediante la ley de Coulomb. 
Esta ley, una vez generalizada, permite expresar el 
campo entre distribuciones de carga en reposo 
relativo. Sin embargo, para cargas en movimiento se 
requiere una definición más formal y completa, se 
requiere el uso de cuadrivectores y el principio de 
mínima acción. A continuación, se describen ambas. 
[2] Debe tenerse presente de todas maneras que, 
desde el punto de vista relativista, la definición de 
campo eléctrico es relativa y no absoluta, ya que 
observadores en movimiento relativo entre sí 
medirán campos eléctricos o "partes eléctricas" del 
campo electromagnético diferentes, por lo que el 
campo eléctrico medido dependerá del sistema de 
referencia escogido. [1] Un campo eléctrico estático 
puede ser representado geométricamente con líneas 
tales que en cada punto el campo vectorial sea 
tangente a dichas líneas, a estas líneas se las conoce 
como "líneas de campo". [1] 
Procedimiento experimental 
 Primeramente, procedimos a montar toda la 
experiencia, comenzando sobre la superficie de la 
cuba colocamos el papel cuadriculado, luego 
depositamos los electrodos paralelamente de 
acuerdo con la Figura 1, ambos a una distancia de 10 
cm marcando sus posiciones sobre el papel 
cuadriculado para así mantenerlo durante toda la 
experiencia. 
 Siguiendo con el procedimiento, 
suministramos 300 mL de agua en la cuba en donde 
debe haber aproximadamente 0,5 cm de líquido 
sobre la placa de electrodos. Luego con el 
multímetro encendido y calibrado a un rango de 10V 
y con cuidado de no alterar este rango durante toda 
la experiencia, comenzamos el procedimiento. 
 
 
Figura 1: Cuba Electrolítica. 
 
 En el laboratorio la manera en la que 
determinamos el equipotencial en un punto fue 
usando directamente el potenciómetro para que las 
medidas fueran más precisas. Haciendo las 
conexiones entre los cables (banana-jacaré) y 
(banana-banana), conferimos la polaridad de los 
electrodos para tener una determinación exacta del 
campo. Conectamos el cable positivo del multímetro 
al potenciómetro (fuente) usando el cable banana-
banana y el cable negativo en la punta de prueba. 
 Deliberadamente ponemos en contacto la 
punta de prueba con el electrodo y ajustamos el 
potenciómetro hasta alcanzar el rango de 2,00 V y a 
continuación sumergimos la punta de prueba en la 
cuba y marcamos los puntos en donde el multímetro 
indique (0,00 V) (4,00 V) (5,00 V) (6,00 V) y (8,00 
V) en el papel cuadriculado. Cuando marcamos los 
puntos suficientes (5) a cada configuración para así 
determinar la curva equipotencial de cada 
configuración. 
 Al finalizar la determinación de puntos, 
transferimos todos los puntos encontrados sin 
olvidarnos de la ubicación de los electrodos a otra 
hoja, esta vez una hoja que este fuera del agua para 
así escribir los puntos encontrados y unirlos para 
obtener un gráfico mejor de las curvas 
equipotenciales. 
 De igual manera también seguimos los 
mismos procedimientos para las siguientes 
configuraciones (a) (b) (c) (d) 
 
 
(a) 
 
(b) 
 
(c) 
 
(d) 
Figura 2: Configuraciones de la cuba electrolítica. 
 
Resultados y discusiones 
 
Durante la experiencia fue posible mostrar 
cómo se comporta el campo eléctrico con las 
diversas configuraciones aplicadas. En la Figura 3 
(a), es posible constatar que la distribución de cargas 
cuando contamos con dos placas paralelas es en 
forma de líneas rectas y, además, el campo eléctrico 
es distribuido de manera “casi uniforme” ya que 
contamos con pequeñas irregularidades del sistema 
en sí. El campo será paralelo a las líneas de fuerzas 
y perpendiculares a las equipotenciales. Eso fue lo 
que ocurrió en el experimento como se puede 
observar en la figura 3 (a). La fuerza del campo 
aumenta junto con su módulo a medida que las 
placas sean colocadas más cerca. El campo no 
debería cambiar ya que las líneas de fuerza 
continúan paralelas, al realizar el cálculo de campo 
eléctrico sobre los puntos se puede notar que el 
cambio eléctrico no cambia de un punto a otro. 
En el que posee 2 electrodos circulares como 
muestra la figura (b) se pudo observar que la curva 
se deforma conforme se aproxima del objeto en 2V 
y 6V, 1V y 8V la curva va adquiriendo forma del 
electrodo. 
Conforme a la Figura 3 (c) contamos con 
una distribución de líneas equipotenciales rodean al 
anillo que se encontraba en el medio de modo que 
para realizar dicha curvatura nos encontrábamos 
entre los potenciales de 4V - 6V y manteniéndose 
recta en el centro del anillo con 5V. 
Considerando el electrodo redondo en la figura 3 
(d) como la carga puntual, el campo eléctrico está 
tomando forma en vuelta de ella, o sea, está 
contornándola en 2V y 4V al llegar cerca de la placa, 
en 6V, la línea de campo eléctrico se vuelve recta, 
sin curvas en las puntas y cuando llega cerca de la 
placa,8V, con las puntas curvas. 
Con la ecuación 1 es posible estimar la 
intensidad del campo eléctrico generado. Teniendo 
como Va = 9,8V, Vb = 0V y d = 0,1m. Así, el valor 
del campo eléctrico en un punto medio es de 100 N/C 
para las placas paralelas. 
El campo eléctrico es perpendicular a los 
electrodos, partiendo del polo positivo para el 
negativo. Si se invierte la polarización de los 
electrodos irá cambiar a penas el sentido, 
manteniendo su dirección y módulo. 
El campo eléctrico es calculado a través de la 
razón entre la fuerza eléctrica por una carga q 
(ecuación 2). Como un electrón tiene carga igual a 
1,6x10−19 C es posible calcular el campo eléctrico 
entre las placas paralelas. Así la fuerza tiene módulo 
igual a 1,6x10−17 N. Esta fuerza es constante en 
todos los pontos de la cuba ya que el campo eléctrico 
se mantiene constante. 
Para calcular la aceleración sufrida por el 
electrón (considerando la fuerza eléctrica, laúnica 
actuante sobre ellos), se puede usar la fórmula de la 
segunda ley de Newton (ecuación 3) que relaciona la 
fuerza con la masa y la aceleración. Así la 
aceleración de ese electrón es de 1,758x1013 m/𝑠2. 
Cuando un electrón se disloca del electrodo 
negativo para el positivo a través de la fuerza 
eléctrica este realiza trabajo. Ese trabajo puede ser 
calculado a través de la diferencia entre los 
potenciales (ecuación 4). Luego, el trabajo realizado 
fue de -10J. Se pudo notar que el trabajo es negativo, 
ya que el electrón gastó energía para dislocarse, pues 
ese movimiento solo liberaría energía si fuese del 
electrodo positivo para el negativo, ocurriendo 
espontáneamente. 
Conociendo la distancia entre los electrodos y 
suponiendo que el electrón sale del electrodo 
positivo para el negativo con velocidad inicial nula, 
podemos calcular la velocidad en el cual el electrón 
llega a su destino. Así, usando la ecuación de 
Torricelli (ecuación 5), la velocidad es de 1,875𝑥106 
m/s. 
El cilindro de metal actúa como una carga 
puntual, de acuerdo con la teoría de las cascaras, las 
cargas presentes en la superficie del cilindro están 
distribuidas uniformemente ya que el metal es un 
conductor, atrayendo y repeliendo cargas del lado de 
afuera de la cascara como si todas las cargas 
estuviesen en el centro del cilindro. 
Ecuación 1: 𝐸 =
(𝑉𝑎−𝑉𝑏)
𝑑
 
Ecuación 2: 𝐸 =
𝐹
𝑞
 
Ecuación 3: 𝐹 = 𝑚. 𝑎 
Ecuación 4: ∆𝑈 = 𝑈𝑎 − 𝑈𝑏 = −𝑊 
Ecuación 5: 𝑉𝑓2 = 𝑉𝑖2 + 2. 𝑎. 𝑑 
 
 
 
(a) 
 
(b) 
 
(c) 
 
(d) 
Figura 3: Resultados obtenidos del mapeamiento 
Conclusiones 
Con este estudio experimental fue posible 
obtener los campos eléctricos con éxito, conforme a 
la teoría, logramos observar que las líneas de fuerzas 
son perpendiculares a las superficies electrolíticas y 
que las cargas de los objetos metálicos, como el 
anillo utilizado en el experimento, actúan de diversas 
maneras en un campo eléctrico. 
Referências 
[1] ANDREY, J. M. Eletrônica básica: teoria e 
prática. São Paulo: Rideel, 1999, 425p. 
[2] HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; 
WALKER, Jearl. Capitulo 24: Potencial Elétrico. In: 
Fundamentos de Física. 8 ed. Rio de Janeiro: LTC, 
2009. p: 75-94.