El documento describe un experimento realizado en un laboratorio de física para demostrar propiedades del campo eléctrico y potencial eléctrico. Los estudiantes midieron que el campo eléctrico es nulo dentro de un conductor y observaron líneas de campo eléctrico y superficies equipotenciales para diferentes configuraciones de carga. Los resultados del experimento confirmaron las definiciones teóricas de estas propiedades del campo eléctrico.

1. Escuela Superior Politécnica del Litoral
Laboratorio de Física C
Campo y Potencial
Eléctrico
Alumno: Richard Villón Barona
Profesor: Msc. Francisca Flores N.
Fecha De Entrega: 13 de Junio de 2012
Paralelo: 22 I Término

2. Resumen
En la práctica del laboratorio del 6 de junio del 2012. Se demostró que en el interior de un
conductor el campo eléctrico es nulo, midiendo la carga del generador Van de Graff, acercando
electroscopio y después colocándolo en una jaula de metal, para observar que no se cargaba y lo
cual nos indicaba que nuestra hipótesis estaba confirmada.
Se observó para diferentes distribuciones de carga las correspondientes líneas de campo
eléctrico, con la ayuda de un retroproyector, aceite y carcoma, los cuales jugaron un papel
fundamental para una mejor apreciación e identificación de las líneas.
También se pudo determinar para diferentes distribuciones de carga las correspondientes
superficies equipotenciales y se verificó que las superficies equipotenciales son perpendiculares
a las líneas de campo eléctrico mediante la demostración experimental y siguiendo la definición
establecida en la parte teórica.
Esta práctica fue una práctica netamente cualitativa, excepto solo la demostración de las
superficies equipotenciales. Los resultados fueron los esperados no hubo ninguna divergencia
con la parte teórica estudiada.
Introducción
Campo eléctrico
Se define como aquella región en el espacio en la que cualquier carga situada en un punto de
dicha región experimenta una acción o fuerza eléctrica.
El campo eléctrico tiene su origen en cargas eléctricas (cargas puntuales, distribuciones
continuas de carga o todas ellas al mismo tiempo). Las cargas que dan lugar a un campo eléctrico
dado suelen recibir el nombre de cargas de fuente.
El concepto de campo fue introducido, por primera vez por Faraday para describir las
interacciones eléctricas. En la actualidad, desempeña un papel fundamental en la física: todas las
interacciones conocidas se describen en términos del concepto de campo.
Matemáticamente se describe un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor
q sufre los efectos de una fuerza eléctrica dada por la siguiente ecuación:
⃗ ⃗⃗

3. Líneas de campo eléctrico
Faraday introdujo el concepto de líneas de campo eléctrico o líneas de fuerza como ayuda para
visualizar la estructura del campo eléctrico asociado a una distribución de cargas.
Una LÍNEA DE CAMPO ELÉCTRICO se define como una línea imaginaria dibujada de tal
manera que su dirección y sentido en cualquier punto es la dirección y sentido del campo
eléctrico en dicho punto. Por tanto, las líneas de campo eléctrico son tangentes en cada punto al
campo eléctrico en dicho punto.
Propiedades: las líneas de campo dan información no solo sobre la dirección y sentido del campo
eléctrico, sino también acerca de su magnitud. Las propiedades fundamentales de las líneas de
campo, que además pueden considerarse como las reglas básicas para trazar las líneas de campo
asociadas a un cierto sistema de cargas:
1. Entre más líneas de campos, mas intenso es el campo eléctrico.
2. En cualquier punto, la dirección del campo eléctrico es tangente a las líneas de campo.
3. Las líneas de campo eléctrico empiezan de positivo a negativo.
4. El número de líneas es proporcional que salen o entran a una carga es proporcional a la
magnitud de una carga.
5. Las líneas de campo nunca pueden cruzarse en el espacio.
Potencial eléctrico
Si una carga eléctrica q situada en un punto de un campo eléctrico se duplica, triplica o
aumenta n veces, la energía potencial eléctrica aumentará en la misma cantidad, respectivamente;
sin embargo, es más frecuente considerar, en dicho punto, el potencial eléctrico (V), que
corresponde a la energía potencial eléctrica por unidad de carga ya que este valor será el
mismo, independiente de la cantidad de cargas, o incluso si no hay cargas (es una propiedad del
espacio). Por lo tanto: El potencial eléctrico es una cantidad escalar, cuya unidad de medida es el
volt (V).
Diferencia de potencial eléctrico
Entre dos puntos cualesquiera se define como el trabajo necesario para que una fuerza externa
mueva una carga en voltios (1V = 1J/C).
∫ ⃗

4. Superficies Equipotenciales
Los puntos que están a un mismo potencial, definen lo que se llama superficies equipotenciales,
las que pueden tener distintas formas. Para una carga puntual, las superficies equipotenciales son
esferas concéntricas en cuyo centro está la carga. Una partícula eléctrica que se mueve en una
misma superficie equipotencial, no experimenta cambios de energía potencial. Las líneas de
campo son perpendiculares a ellas.
Equipos y materiales
 Generador de Van de Graaff
 Jaula metálica
 Electroscopio
 Retroproyector
 Cubeta de acrílico
 Juego de piezas metálicas
 Aceite de ricino y granitos de madera
 Cables de conexión
Demostración de que en el interior de un conductor el campo eléctrico es nulo.
Para demostrarlo, la profesora encendió el generador de Van de Graaff, y luego acercó un
electroscopio a dicho generador; luego de esto encerró al electroscopio en una jaula metálica y lo
volvió a acercar hacia el generador de Van de Graaff y se observó.
Líneas de campos eléctricos
Para realizar las observaciones de las líneas de campo se colocó sobre un retroproyector una
cubeta de acrílico, la cual contenía aceite y carcoma. Luego se ajustaron dos o más piezas
metálicas con los conectores que se disponían alrededor de la cubeta, todo este sistema
conectado y aterrizado por el Van de Graaff; esto provocó una alineación de los granitos de
madera para dar la forma a las llamadas líneas de campo eléctrico.
Realizaron 3 configuraciones. La primera consto de dos anillos colocados lo mas concéntrico
posible para que se pudiesen observar, la segunda de una punta y anillo con una abertura y la
tercera y ultima consto de 3 piezas distintas un anillo, un punto y T (metálica).

5. Superficies equipotenciales
Para determinar las superficies equipotenciales, realizamos conexiones usando la cubeta de
acrílico y la fuente. Todas las conexiones deben tuvieron que ser correctas para que no exista un
corto o el voltímetro no marque en sentido contrario, la diferencia de potencial.
Una vez realizadas las conexiones, se comenzó a buscar el lugar en donde el voltaje que era
medido por el voltímetro, era el mismo. Lo que se bosquejó fue unas líneas circulares.
Gráficos.
Fig. #1 Electroscopio
Aquí se observa el electroscopio cargado por el Van de
Graaff y notamos que es una gran carga positiva.
Fig. #2 Electroscopio dentro de la jaula
Aquí se pudo notar que el electroscopio dentro de la jaula no sufre
aumento de carga electrostática y vemos que jaula cumple con lo
cometido.
Fig. #3 Configuración 1
Este es el primer sistema de anillos para poder
observar las líneas de campo eléctrico

6. Fig. #4 Configuración 1 Proyectada
Aquí se analizo hacia donde eran dirigidos las líneas de
campo y que eran radiales por anillos.
Fig. #5 Segunda configuración
Esta consta de una punta en el centro del anillo y dicho
anillo con una abertura.
Fig. #6 Segunda configuración proyectada
Aquí podemos notar que la acumulación de carcoma se
localizo en la punto del conductor ya que no es una
superficie uniforme y las líneas de campo del campo del
anillo son radiales.
Fig. #7 Tercera configuración
Consto de 3 piezas conectadas tal que se generaran
líneas de distinto tipo.

7. Fig. #8 Tercera configuración Proyectada
Se puede observar la barrita en forma T que esta cargada
con el mismo signo que el puntito porque existe una
desviación entre ambos objetos
Fig. #9 Retroproyector y Generador Van de Graaff
Se observa el sistema utilizado; para observar las proyecciones
anteriores.
Fig. #10 Sistema para evidenciar las superficies equipotenciales
a b
Todo este sistema consta de
la fuente, el voltímetro y la
cubeta de acrílico, se
observa en: a) se muestra
que en el interior de un
conductor es una superficie
equipotencial; b) se observa
que las líneas de campo
depende de la forma de
objeto.

8. Análisis de Datos y resultados.
Actividad #1
Demostración de que en el interior de un conductor el campo eléctrico es cero.
Como se puede observar en la fig#1 el electroscopio es cargado por el generador Van de Graaff
en él se movía su aguja interna mientras estaba descubierto y cuando lo encerramos en la jaula
de acero la aguja no realizaba dicho movimiento esto se debe a que jaula por ser conductor
acumula su carga en el exterior. Este resultado fue es el deseable ya que un conductor toda la
carga se distribuye en la superficie por definición.
Actividad #2
Líneas de campo eléctrico.
Después de armar cada configuración se observó que:
En la primera configuración (fig. # 4 ) se observa como las líneas de campo eran radiales para
los anillos y para el anillo cargado positivamente se apreció como salían las líneas, todo esto se
pudo apreciar por el movimiento de la carcoma dentro del recipiente.
En la segunda configuración (fig. # 6) se analiza como las cargas se distribuyen en las superficies
con puntas, de acuerdo a la acumulación de los granitos de madera se pudo garantizar que la
carga se acumula mas en dichas puntas.
En la tercera configuración (fig. #8) como se puede observar nos centramos en analizar el
pequeño puntito de acero y la varilla en forma de “T” ya que las dos siendo cargadas
positivamente generan un campo eléctrico radial en el pequeño punto y lineal saliendo de la
varilla; también se nota que en la pieza en forma de T se acumula mayor cantidad de carcoma en
las puntas por lo mencionado anteriormente.
Actividad #3
Superficies Equipotenciales
Ya armado el sistema de conexiones con el recipiente de acrílico, para realizar el análisis
cogemos el cable de polo positivo conectado al voltímetro y una superficie imaginaria para
recorrerla y darnos cuenta que la medición del voltímetro no varia cuando vamos siguiendo esta.
Al realizar este experimento podemos ver también que las superficies equipotenciales son
circulares, si la carga que genera el campo eléctrico es radial y también que las líneas de campo
siempre son perpendiculares a las superficies equipotenciales.
Con el siguiente análisis matemático podemos garantizarlo:
∫ ⃗⃗⃗ =0

9. ∫ ⃗ ⃗⃗⃗ por ser vectores y esto es un producto escalar
∫ ⃗ ⃗⃗⃗ ( ) la única forma que sea cero es que =90
Por este análisis se asegura que las líneas de campo son perpendiculares a las superficies
equipotenciales.
Conclusiones
En Base a la práctica de campo y potencial eléctrico se llegan a las siguientes conclusiones:
 Que en el interior de un conductor el campo eléctrico es cero o nulo porque las carga
siempre se distribuye en la superficie.
 Las líneas de campo eléctrico salen de cargas positivas y entran en cargas negativas;
pueden ser radiales o longitudinales.
 Las líneas de campo nunca cruzan entre sí. (fig. #8)
 La distribución de cargas se acumulan más en las puntas. (fig. #6)
 Las superficies equipotenciales son perpendiculares a las líneas de campo eléctrico.
Referencias bibliográficas
 Guía de Laboratorio de Física C. ICF - ESPOL. Revisión III
 Serway, R, Física, vol. II. Páginas 658, 657 Edit. McGraw-HiH, 5ta Ed.
 http://fq-experimentos.blogspot.com/2008/06/electroscopio.html
 http://www.etitudela.com/Electrotecnia/principiosdelaelectricidad/cargaycampoelectricos/cont
enidos/01d56993080930f36.html
 http://bacterio.uc3m.es/docencia/profesores/daniel/pfisicos/ficheros/celec01.pdf.
 http://www.cecyt7.ipn.mx/recursos/polilibros/Fisica%203/173-
_superficie_equipotencial.html