Determinación del Campo Eléctrico en Placas Paralelas Cargadas

Objetivo

Realizar un diagrama de líneas equipotenciales de un campo eléctrico en una superficie plana, trazar líneas de campo, determinar el campo eléctrico en 3 posiciones y realizar una gráfica de potencial en función de la posición en la situación de dos placas uniformemente cargadas y paralelas entre sí.

Materiales

• Voltímetro
• Fuente de voltaje de corriente continua (VCC)
• Cubeta con solución electrolítica
• Cables conductores
• Hoja centimetrada

Información Teórica

• Campo eléctrico: Es una perturbación del espacio que rodea a una carga eléctrica y se pone de manifiesto aplicando una fuerza a otra carga que se sitúe en el espacio. Es una magnitud vectorial con dirección y sentido igual a la fuerza eléctrica que actúa sobre la carga de prueba.
• Potencial eléctrico: Es una magnitud escalar que nos permite obtener una medida del campo eléctrico en dicho punto a través de la energía potencial electrostática que adquiriría una carga si la situáramos en ese punto.
• Líneas equipotenciales: Son líneas imaginarias que unen puntos con el mismo potencial eléctrico.

Procedimiento

1. Armado del circuito:

   • Conectar mediante conductores la fuente de VCC a las placas, el positivo (+) de la fuente a la placa (+) y el negativo (-) de la fuente a la placa (-).
   • Conectar el voltímetro en paralelo con las placas, el negativo (-) del voltímetro a la placa (-) y el positivo (+) del voltímetro se utilizará para buscar los puntos equipotenciales.

2. Mapeo de líneas equipotenciales:

   • Con la punta de prueba del voltímetro, recorrer el fondo de la cubeta con solución electrolítica para ubicar y marcar los puntos que estén al mismo potencial.
   • Repetir este proceso para 5 potenciales diferentes, obteniendo 5 líneas equipotenciales.

3. Mediciones y cálculo del campo eléctrico:

   • Elegir 3 puntos entre las líneas equipotenciales y sobre las líneas de campo.
   • Medir la distancia promedio (d) entre las placas para cada uno de los 3 puntos.
   • Calcular el campo eléctrico (E) en cada punto utilizando la ecuación: |E| = |ΔV| / |Δd|, donde ΔV es la diferencia de potencial entre las placas y Δd es la distancia entre las placas.

4. Gráficas:

   • Graficar las líneas equipotenciales y las líneas de campo.
   • Graficar el potencial (V) en función de la distancia (d) con sus respectivas incertidumbres.
   • Calcular la pendiente de la gráfica V vs. d.

Análisis de Resultados

• A partir de la gráfica de potencial en función de la distancia, analizar la relación entre ambas variables.
• Determinar si el campo eléctrico es uniforme o no.
• Discutir las posibles fuentes de error en el experimento.