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Lineas equipotenciales y Campo eléctrico

Una superficie equipotencial es el lugar geométrico de los puntos de un campo escalar en los cuales el "potencial de campo" o valor numérico de la función que representa el campo, es constante. Cuando el campo potencial se restringe a un plano, la intersección de las superficies equipotenciales con dicho plano se llaman líneas equipotenciales

Campo eléctrico

Lineas de campo eléctrico

Potencial elécrico y diferencia potencial

Lineas equipotenciales

Se llama campo al sector espacial en cuyos puntos se define una magnitud física. Eléctrico, por su parte, es aquello vinculado a la electricidad: la fuerza manifestada a través del rechazo o la atracción entre las partículas cargadas.

En este marco, se denomina campo eléctrico a la zona del espacio en cuyos puntos se concreta la definición de la intensidad de una fuerza eléctrica.

El potencial eléctrico en un punto, es el trabajo que debe realizar un campo electrostático para mover una carga positiva desde dicho punto hasta el punto de referencia,ignorando el componente irrotacional del campo eléctrico, dividido por unidad de carga de prueba. Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga positiva unitaria que desde el punto de referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica a velocidad constante.

V=Ep/q'

• V es el potencial eléctrico en un punto del campo eléctrico.

• Ep es la energía potencial eléctrica que adquiere una carga testigo positiva q' al situarla en ese punto.

Las líneas equipotenciales son como las líneas de contorno de un mapa que tuviera trazada las líneas de igual altitud. En este 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.

Las propiedades de las líneas de campo se pueden resumir en:

El vector campo eléctrico es tangente a las líneas de campo en cada punto.

Las líneas de campo eléctrico son abiertas; salen siempre de las cargas positivas o del infinito y terminan en el infinito o en las cargas negativas.

El número de líneas que salen de una carga positiva o entran en una carga negativa es proporcional a dicha carga.

La densidad de líneas de campo en un punto es proporcional al valor del campo eléctrico en dicho punto.

Las líneas de campo no pueden cortarse. De lo contrario en el punto de corte existirían dos vectores campo eléctrico distintos.

A grandes distancias de un sistema de cargas, las líneas están igualmente espaciadas y son radiales, comportándose el sistema como una carga puntual.

Diferencia de Potencial Eléctrico

Si dos puntos de un campo eléctrico poseen distinto potencial eléctrico, entre ambos puntos existe lo que se denomina una diferencia de potencial o tensión, ΔV. Este valor se encuentra íntimamente relacionado con el trabajo eléctrico. Por definición, el trabajo que debe realizar un campo eléctrico para trasladar una carga q desde un punto A a otro B dentro del campo se obtiene por medio de la siguiente expresión: We(A→B)=−(EpB − EpA) = EpA − EpB

La diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos A y B de un campo eléctrico es el opuesto del trabajo realizado por el campo eléctrico para trasladar una unidad de carga positiva desde el punto A al B.

ΔV=VB−VA=−We(A→B)q

Líneas Equipotenciales: Campo Constante

En las placas conductoras como las de los condensadores, las líneas del campo eléctrico son perpendiculares a las placas y las líneas equipotenciales son paralelas a las placas.

Líneas Equipotenciales: Carga Puntual

Las líneas equipotenciales son círculos y la superficie de una esfera centrada sobre la carga es una superficie equipotencial. Las líneas discontinua ilustran la escala del voltaje a iguales incrementos. Con incrementos lineales de r las líneas equipotenciales se van separando cada vez más.

Líneas Equipotenciales: Dipolo

El potencial eléctrico de un dipolo muestra una simetría especular sobre el punto central del dipolo. En todos los lugares siempre son perpendiculares a las líneas de campo eléctrico.

El concepto de líneas de campo (o líneas de fuerza) fue introducido por Michael Faraday .Son líneas imaginarias que ayudan a visualizar cómo va variando la dirección del campo eléctrico al pasar de un punto a otro del espacio. Indican las trayectorias que seguiría la unidad de carga positiva si se la abandona libremente, por lo que las líneas de campo salen de las cargas positivas y llegan a las cargas negativas:

Las líneas de campo creadas por una carga positiva están dirigidas hacia afuera; coincide con el sentido que tendría la fuerza electrostática sobre otra carga positiva.

Además, el campo eléctrico será un vector tangente a la línea en cualquier punto considerado.