instrumentacion y control: Superficies Equipotenciales

Superficies equipotenciales:

Las superficies equipotenciales son aquellas en las que el potencial toma un valor constante. Por ejemplo, las superficies equipotenciales creadas por cargas puntuales son esferas concéntricas centradas en la carga, como se deduce de la definición de potencial (r = cte).

También la podemos definir como 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. Las superficies equipotenciales pueden calcularse empleando la ecuación de Poisson.

Superficies equipotenciales creadas por una carga puntual positiva (a) y otra negativa (b).

Si recordamos la expresión para el trabajo, es evidente que:

Cuando una carga se mueve sobre una superficie equipotencial la fuerza electrostática no realiza trabajo, puesto que la ΔV es nula.

Por otra parte, para que el trabajo realizado por una fuerza sea nulo, ésta debe ser perpendicular al desplazamiento, por lo que el campo eléctrico (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 punto A hasta el B el campo eléctrico es perpendicular al desplazamiento.

Las propiedades de las superficies equipotenciales se pueden resumir en:

· Las líneas de campo eléctrico 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.

Aplicación:

Una de las aplicaciones más importantes es la del mantenimiento en caliente o en energizado de líneas de transmisión, y consiste en poner a una persona al mismo potencial que el de una línea de transmisión (138000, 230000 y hasta 500000 voltios) generalmente lo hacen con helicópteros, este al no estar en contacto con la tierra (potencial 0), se puede poner al mismo potencial de la línea en una de sus fases y realizar cualquier mantenimiento, siempre y cuando no se acerque ni tope una de las otras dos fases de esta línea.

http://www.youtube.com/watch?v=Uvfa7sN_SCY&feature=player_embedded

Video:

En el siguiente video se pudo ver una explicación más clara de cómo es el campo eléctrico en las superficies equipotenciales. El video explica que las superficies equipotenciales son una serie de puntos en el espacio que tienen el mismo potencial, es decir, que cualquier carga que este a una distancia (D) de la carga va a tener el mismo potencial. Por eso su nombre dice EQUI que significa que es equivalente en todos sus puntos.