MARCO TERICO

Campo elctricoEl campo elctrico existe cuando existe unacargay representa el vnculo entre sta y otra carga al momento de determinar la interaccin entre ambas y las fuerzas ejercidas. Tiene carcter vectorial (campo vectorial) y se representa por medio de lneas de campo. Si la carga es positiva, el campo elctrico es radial y saliente a dicha carga. Si es negativa es radial y entrante. La letra con la que se representa el campo elctrico es la E y se mide en unidades de Newton/Coulomb (N/C).

Lneas de campo elctricoUna forma conveniente de visualizar los patrones de campo elctrico es dibujar lneas que apunten en la misma direccin que el vector de campo elctrico en cualquier punto. Estas lneas, llamadas lneas de campo elctrico, se relacionan con el campo elctrico en cualquier regin del espacio de la siguiente manera:El vector de campo elctrico E es tangente a la lnea del campo elctrico en cada punto.El nmero de lneas por unidad de rea a travs de una superficie perpendicular a las lneas es proporcional a la magnitud del campo elctrico en esa regin. As,Ees ms grande cuando las lneas de campo estn prximas entre s y es pequeo cuando estn apartadas.

Las lneas de campo elctrico para cada carga puntual:a) Para una carga puntual positiva, las lneas estn dirigidas radialmente hacia fuera.b) Para una carga puntual negativa, las lneas estn dirigidas radialmente hacia adentro

Figura 2. Carga puntual positiva Figura 3. Carga puntual negativa

Potencial Elctrico

Una carga elctrica puntualq(carga de prueba) tiene, en presencia de otra cargaq1 (carga fuente), unaenerga potencial electrosttica. De modo semejante a la relacin que se establece entre la fuerza y el campo elctrico, se puede definiruna magnitud escalar, potencial elctrico(V) que tenga en cuenta la perturbacin que la carga fuenteq1produce en un punto del espacio, de manera que cuando se sita en ese punto la carga de prueba, el sistema adquiere una energa potencial. El potencial elctrico creado por una cargaq1en un punto a una distanciarse define como:V = K (q1/r)Por lo que una carga de pruebaqsituada en ese punto tendr una energa potencial Udada por:U= q*VEl potencialdepende slo de la carga fuentey sus unidades en el Sistema Internacional son los voltios (V). El origen para el potencial se toma en el infinito, para mantener el criterio elegido para la energa.Eltrabajorealizado por la fuerza electrosttica para llevar una cargaqdesde un puntoAa un puntoBse puede expresar entonces en funcin de la diferencia de potencial entreAyB:

WAB = UA - UB = qVA - qVB = -q V

Superficies equipotencialesLas superficies equipotenciales son aquellas en las que elpotencial toma un valor constante. Por ejemplo, las superficies equipotenciales creadas por cargas puntuales son esferas concntricas centradas en la carga, como se deduce de la definicin de potencial (r= cte.). Cuando una carga se mueve sobre una superficie equipotencial la fuerza electrosttica no realiza trabajo, puesto que laVes nula.Por otra parte, para que el trabajo realizado por una fuerza sea nulo, sta debe ser perpendicular al desplazamiento, por lo queel campo elctrico(paralelo a la fuerza)es siempre perpendicular a las superficies equipotenciales. En la figura anterior (a) se observa que en el desplazamiento sobre la superficie equipotencial desde el puntoAhasta elBel campo elctrico es perpendicular al desplazamiento.La nica forma de que el campo E pueda ser perpendicular a cualquier elemento de longitud trazado sobre la superficie, es que lo sea a la superficie misma. Por ello cualquier lnea de campo elctrico que atraviese una superficie equipotencial debe ser perpendicular a esta.

Figura 4. Lneas equipotenciales

Los puntos de igual potencial estn representados por las lneas concntricas y el campo por las lneas rectas, la tensin depende nicamente de la carga, razn por la que en una carga puntual las lneas equipotenciales sern crculos concntricos centrados en la carga, otro ejemplo de lneas equipotenciales y de su relacin con el campo elctrico son las originadas por la interaccin de dos partculas cargadas positivamente como se muestra en la figura 5.

Figura 5. Lneas equipotenciales entre dos cargas.

Las propiedades de las superficies equipotenciales se pueden resumir en: Las lneas de campo elctrico son, en cada punto, perpendiculares a las superficies equipotenciales y se dirigen hacia donde el potencial disminuye. El trabajo para desplazar una carga entre dos puntos de una misma superficie equipotencial es nulo. Dos superficies equipotenciales no se pueden cortar.Dado el campo elctrico, es posible hallar la funcin potencial elctrico. Pero tambin se puede proceder en sentido contrario; partiendo del potencial elctrico deducir el campo. Ya que el campo elctrico es el gradiente cambiado de signo del potencial, es decir:

Donde es el campo elctrico y el potencial. El signo menos proviene a causa de que el campo elctrico est dirigido de una regin de potencial positivo hacia una regin de potencial negativo, mientras que el vector se define de manera que se dirija en el sentido de creciente. Por lo tanto, cuando se encuentra que es constante, significa que el campo elctrico es nulo.En el caso de la presente prctica experimental, se estudia la interseccin de las superficies equipotenciales con el plano sobre el que se ha hecho el experimento; por tal razn se habla de Lneas Equipotenciales, en vez de superficies. Es entonces una lnea equipotencial la unin de los puntos de igual potencial elctrico que se encuentran sobre el plano del tanque de agua.

VoltajeEl Voltaje o la diferencia potencial elctrica es una comparacin de laenergaque experimenta una carga entre dos ubicaciones.El voltaje es el diferencial elctrico entre ambos cuerpos, considerando quesi ambos puntos establecen un contacto de flujo de electrones ocurrira una transferencia de energa de un punto al otro, debido a que los electrones (con carga negativa) son atrados por protones (con carga positiva), y a su vez, que los electrones son repelidos entre s por contar con la misma carga.

VoltmetroUn voltmetro es un instrumento que sirve para medir de manera directa o indirecta el voltajeentre dos puntos de un circuito elctrico. Para poder efectuar esta medida se coloca en paralelo entre los puntos cuyo voltaje se desee medir. El voltmetro est constituido por un galvanmetro (instrumento que se usa para detectar y medir la corriente elctrica) y por una resistencia serie.

BIBLIOGRAFIA

Halliday, R. Fsica Vol1. Tercera Edicin. Captulo 3. Compaa Editorial Continental, S.A de C.V. Mxico. 1999

A. R, Serway, J. W. Jewett. Fsica para ciencias e ingeniera. Editorial Thomson. (Junio 2005). Volumen II

Campo elctrico. Consultado el 29 de Mayo del 2015. Recuperado de http://www.fisicapractica.com/campo-electrico.php

Potencial elctrico. Consultado el 29 de Mayo del 2015. Recuperado de http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/electro/potencial.html