Para encontrar respuesta a las preguntas planteadas en la introducción y a la vez, lograr los objetivos de esta actividad es necesario antes que nada, armar un sistema, un montaje experimental, que represente adecuadamente un campo eléctrico. Para esto último, se hará uso de un papel de conductividad controlada (figura 1).
Fig. 1. Papel conductivo.
Características del papel que llamaremos conductivo
El papel de conductividad controlada desde este momento papel conductivo tiene la propiedad de tener resistencia óhmica lineal por capas. Es decir, la ddp es igual a la resistencia por la corriente (ley de ohm). En consecuencia, medir voltaje es medir corriente. Lo anterior permite afirmar que el papel conductivo es una superficie con una resistencia óhmica lineal por capas que permite simular un espacio homogéneo e isotrópico.
En el vídeo a continuación se presentan dos casos: 1) caso en que se muestra la homogeneidad e isotropía del papel conductivo, lo que lo hace un excelente dispositivo para emular el espacio; 2) caso, en que al colocar el polo positivo de una batería el papel conductivo pierde esa homogeneidad e isotropía de la misma manera que lo hace el espacio (por su linealidad).
El polo positivo de la batería funciona como una carga puntual que deforma las propiedades del espacio (figura 2).
Fig. 2.
Análisis del tema central tratado en el vídeo
Antes de colocar el polo positivo de la batería el voltaje medido en cualquier punto del espacio era cero, luego de colocar el polo positivo de la batería en un punto cualquiera del espacio, el voltaje medido, con el voltímetro, tiene un valor distinto de cero alrededor del polo positivo de la batería. ¿Qué ocurrió? Se colocó una carga positiva en el espacio, para analizar y comprender el papel de dicha carga es necesario poder ver el campo que es la expresión de la deformación generada por la carga. ¿Cómo se ve dicha deformación o campo? Para verla se necesita otra carga, conocida como carga de prueba (representada por la punta del multímetro). Dicha punta tiene electrones que interaccionan linealmente con el campo eléctrico. Esta interacción lineal se conoce como fuerza eléctrica. En cada punto del espacio hay una interacción lineal entre los electrones y la fuerza eléctrica debido a la presencia del campo eléctrico, lo que lleva a la expresión que representa la diferencia de potencial entre dos puntos:
\vec{E}\, \cdot \, d\vec{r}
Lo anterior, habla de que la diferencia de potencial entre dos puntos no es otra cosa que el campo eléctrico, lo que se expresa:
\vec{E} = \vec{\triangledown } V
Aspecto técnico a tener presente del montaje experimental
El papel conductivo esta dividido por un conjunto de rejillas y entre punto y punto hay un centímetro de distancia (figura 2).
Fig. 2.