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Líneas de campo y superficies equipotenciales - Contenido educativo
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En este vídeo explicamos un sistema de visualización de campos y potenciales alrededor de cargas.
En este vídeo vamos a definir y explicar las líneas de campo y las superficies
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equipotenciales. Las líneas de campo y las superficies equipotenciales son
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herramientas que nos permiten visualizar gráficamente el campo eléctrico o
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gravitatorio debido a una distribución de cargas o
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masas en el espacio y también la energía potencial o el potencial generado en el
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espacio debido a ellas para representar líneas de campo
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líneas de campo tendremos las siguientes reglas las líneas de campo siempre salen
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de cargas positivas y entran en cargas negativas o en masas a lo largo de todo
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este vídeo cuando hablemos de cargas negativas las masas serán equivalentes a
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ellas. Las líneas de campo nunca se cortan y son en cada punto paralelas al campo eléctrico
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o gravitatorio. Además, por último, estas líneas serán más densas en los lugares
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donde haya un campo mayor, más intenso. Por ejemplo, si tenemos una carga positiva, sus líneas de campo serán, por ejemplo, así.
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Esa es una representación cualitativa. El número de líneas no es importante, sino la dirección de las mismas y comparable a otros dibujos.
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En este caso tendremos una carga positiva y tenemos cuatro líneas que salen de ellas porque las líneas salen de cargas positivas.
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Observamos que si yo cojo un trozo así me cortan tres líneas, si cojo exactamente el mismo trozo pero lo pongo aquí me corta solo una línea.
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Por lo tanto el campo es más intenso si estoy más cerca de la carga.
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Si tenemos una carga negativa, en otro sistema distinto quiero decir, vamos a separarlo así con una línea punteada, tendré, si tiene el mismo valor que la carga anterior, tendré las mismas líneas, pero esta vez entrarán hacia adentro.
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Esto sería equivalente a tener una masa, las masas también tendrían líneas que entran hacia ellas.
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Si resulta que tengo una carga positiva, pero es el doble de grande que la primera que hemos dibujado, entonces necesitaré el doble de líneas para representar este fenómeno, por lo tanto, tendré estas líneas.
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Estas líneas salen porque la carga es positiva.
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observemos que en la misma el mismo trozo de circunferencia que he puesto ahora me cortan
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más líneas si me voy más arriba me seguirán cortando todavía tres líneas porque el campo
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es más intenso debido a que tenemos el doble de carga qué ocurre si tengo un sistema de dos
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cargas vamos a suponer que tengo dos cargas positivas una carga positiva y otra carga
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positiva. En este caso observamos que el campo será de la siguiente forma. Tendremos esta línea
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que va hacia afuera. Si estamos a la izquierda de esta línea predominará solamente esta carga,
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por lo tanto se parecerá a los dibujos de la carga. Por ejemplo podría ser así, hacia afuera
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y hacia afuera, y en este caso tendremos una cosa similar, hacia afuera, hacia afuera,
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hacia afuera, ¿y qué ocurrirá en el centro? Pues bien, en el centro ocurrirá que estas
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líneas se me curvan ligeramente, tal que así, y tendremos otra que se me curvará
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así, son asintóticas, y en el centro observaremos que por esta parte de aquí el campo es poco
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intenso porque las líneas son poco densas vale estas líneas van todas hacia afuera si yo ahora
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quisiera representar el campo gravidad del campo eléctrico que tienen estas cargas que están
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representando estas cargas en un punto en concreto sería una flecha tangente a esta línea aquí sería
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así, aquí sería así, aquí sería así, etcétera. Vemos que aquí se nos han juntado
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un poco, parte es culpa mía por el dibujo, pero también hay una parte que dice que aquí
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en el centro tienen que estar más juntas que aquí en los laterales porque aquí en
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el centro tienen el doble de contribución, mientras que en los laterales casi solamente
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está contribuyendo la carga que está cerca de su lado. Si en lugar de ser cargas positivas
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fuesen cargas negativas o masas entonces las líneas serían iguales sólo que con las flechas
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hacia adentro. Finalmente vamos a hacer el ejemplo de que tengamos una carga positiva
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y tengamos una carga negativa. En este caso lo que vamos a observar es que hacia la izquierda
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de la carga positiva las líneas salen casi como si no hubiese una negativa, hacia la derecha de
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la negativa las líneas entran casi como si no hubiese una positiva pero entre medias observaremos
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que el campo tiende a desplazarse desde la positiva hacia la negativa por lo que si yo quisiera pintar
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el campo eléctrico en algún punto de estos pues por ejemplo si lo quiero pintar aquí pues será un
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vector tangente a esta línea de campo si lo quiero pintar aquí pues un vector tangente a esta línea
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de campo. Vamos a hablar sobre superficies equipotenciales. De la misma manera que las
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líneas de campo no representan el campo eléctrico o gravitatorio, las superficies equipotenciales
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nos van a representar el potencial eléctrico o gravitatorio. Superficies equipotenciales.
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Las superficies equipotenciales van a cumplir una serie de reglas similares. Son líneas,
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superficies en realidad pero en el dibujo se van a ver líneas porque faltaría la parte
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tridimensional entonces unen puntos con el mismo potencial con el mismo potencial eléctrico o
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gravitatorio en este caso van a ser eléctricos porque todos los dibujos son de cargas pero si
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fuesen masas gravitatorios. Son siempre perpendiculares, perpendiculares a las líneas de campo, ¿vale?
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Y cumplen también la condición de la densidad, más densas un potencial más, un cambio en
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el potencial más intenso, ¿vale? Y cumplen también la condición de que no deben cortarse,
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no deben cortarse
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no tendría sentido que se cortasen porque significaría que en el mismo punto
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tengo el potencial que representa una curva y el potencial que representa otra curva
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entonces los dos serían de la misma curva
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vamos a intentar representar las superficies equipotenciales en estos dibujos de aquí
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observamos que el potencial depende únicamente de la distancia y de la carga
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por lo tanto todos los puntos que estén a la misma distancia de una carga puntual
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todos estos puntos tendrán el mismo potencial, todos estos puntos tendrán el mismo potencial, ¿vale?
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En este caso lo mismo, todos estos y todos estos.
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En este caso tendremos que hacer más círculos, porque el potencial ahora cambia más deprisa,
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Porque tenemos más carga. En estos casos que son un poco más elaborados, porque tenemos dos cargas, entonces es donde se complica un poco la cosa, veremos que las superficies equipotenciales son como si serían, si estamos muy muy cerca de la carga, sería un círculo alrededor como si fuese la carga sola,
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pero según nos vamos acercando al centro este círculo se va alargando por el lado
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interior se va alargando por el lado interior hasta
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que llega a un punto en el que se une un círculo con el otro
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vale y si nos vamos todavía más lejos llegar a un punto que esto tenga una
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forma casi de elipse, ya no haya este surco allí. En el caso de estas otras ocurre exactamente
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el efecto contrario, tendremos que si estamos muy muy cerca tendremos círculos individuales
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pero según nos vamos acercando al centro se van encogiendo de la parte central, por
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Por lo tanto, esta circunferencia que sería así, pues en la parte central es más estrecha.
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Y esta que sería así, pues en la parte central es más estrecha.
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Y a esta le pasa lo mismo.
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Sería así, pero en la parte central es estrecha.
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Y aquí lo mismo sería así, pero en la parte central es más estrecha.
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Y nunca llegarían a cortarse.
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Todos estos puntos tienen cada uno de ellos la misma energía potencial, el mismo potencial, además no solo esos puntos sino también los que completarían el círculo en tres dimensiones, por fuera de la pizarra, por debajo de la pizarra, ¿vale? Esto de aquí representa o lo podéis relacionar con un mapa de alturas, en los mapas de alturas también tenemos curvas que nos indican todos los puntos que estamos a la misma altura, ¿vale?
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Y si tenemos muchas líneas de altura seguidas, lo que observamos es que por ese punto hay una pendiente grande,
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mientras que si las líneas de altura están separadas, observamos una pendiente más relajada, más suave.
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Al fin y al cabo, todo está representando energías potenciales.
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Y así es como representamos líneas de campo y superficies equipotenciales.
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- Autor/es:
- Àngel M. Gómez Sicilia
- Subido por:
- Àngel Manuel G.
- Licencia:
- Reconocimiento - No comercial - Compartir igual
- Visualizaciones:
- 125
- Fecha:
- 22 de enero de 2021 - 19:47
- Visibilidad:
- Público
- Duración:
- 12′ 34″
- Relación de aspecto:
- 1.78:1
- Resolución:
- 1920x1080 píxeles
- Tamaño:
- 261.58 MBytes
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