Balanza de coulomb

Universidad de Pamplona Facultad de Ciencias Básicas Departamento de Física Laboratorio de Electromagnetismo

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LEY DE COULOMB INTRODUCCIÓN La Balanza de Coulomb (Figura 1) es una balanza de torsión delicada que puede utilizarse para investigar la fuerza entre objetos cargados eléctricamente. Una esfera conductora se monta sobre una varilla, contrabalanceada, y suspendida de un hilo detorsión. Una esfera idéntica se dispone sobre un montaje deslizante de tal forma que pueda posicionarse a diferentes distancias de la esfera suspendida. Para realizar el experimento, ambas esferas se cargan, y la esfera sobre el montaje deslizante se coloca a distancias fijas desde la posición de equilibrio de la esfera suspendida. La fuerza electrostática entre las esferas produce la torsión del hilo.El experimentador luego tuerce el hilo de torsión para llevar la balanza atrás a su posición de equilibrio. El ángulo a través del cual el hilo de torsión debe ser girado para restablecer el equilibrio es directamente proporcional a la fuerza electrostática entre las esferas. Todas las variables de la formula de Coulomb (F =kq1q2/R2) pueden variarse y medirse utilizando la Balanza de Coulomb. Elexperimentador puede verificar la ley del inverso al cuadrado y la dependencia de la carga usando la balanza y algunas fuentes de cargas electrostáticas.

Figura 1: Equipamento MARCO TEÓRICO Al tomar un gramo de protones y colocarlos a un metro de un gramo de electrones. La fuerza resultante es igual a 1.5 x 1023 Newtons; exactamente igual a la fuerza para subir un objeto desde la superficie dela tierra que tenga una masa de alrededor de 1/5 de la luna. Así, si tales cantidades pequeñas de carga producen tales fuerzas, porque no construir una balanza delicada de torsión para medir la fuerza entre objetos cargados en el laboratorio? La sola magnitud de la fuerza es la mitad del problema. La otra mitad es que los portadores de cargas y de la fuerza eléctrica son los diminutos protones yaun más diminutos electrones, y que los electrones son muy móviles. Una vez separados, cómo los mantiene separados? Los electrones cargados negativamente no solo son atraídos hacia las cargas positivas de los protones; sino que se repelen unos a otros. Además, si hay algunos electrones libres o iones entre las cargas separadas, estas cargas libres se moverán muy rápido para reducir el campoproducido por la separación de cargas. Así, ya que los electrones y los protones se juntan con tanta tenacidad, solo una relativamente pequeña carga diferencial puede obtenerse en el laboratorio. Este es el caso en que, la fuerza electrostática es mas de 1036 veces mas fuerte que la fuerza gravitacional. EQUIPOS 1 1 1 1 1 Aparato Ley Coulomb Fuente de H.V Electrometro Básico Jaula de Faraday BarrasProductoras de Carga ES-9070A SF-9586 ES-9078 ES-9042A ES-9057B

Laboratorio de Electromagnetismo- Universidad de Pamplona Written by: Armando Sarmiento, Alberto Patiño, Heriberto Peña Pedraza

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CONFIGURACIÓN 1. Deslice los Anillos de cobre sobre la Lámina de contrapeso, como semuestra en la Figura 2. Ajuste la posición de los anillos de cobre de tal forma que el montaje del péndulo este nivelado. 2. Reposicione el Brazo indicador para que quede paralelo a la base de la balanza de torsión y a la misma altura que la lámina. 3. Ajuste la altura de el Brazo del amortiguador magnético de tal forma que la lámina de contrapesos este a la mitad entre los Magnetos. 4. Gire la Perillaindicadora de la torsión hasta que la línea indicadora para la escala de grados este alineada con la marca de cero grados.

Figura 2: Configuración de la Balanza de Coulomb. Figura 3: Ajuste a cero 5. Rote el tornillo del Alambre de torsión (parte inferior) hasta que la línea indicadora en la lámina de contrapeso se alínee con la línea indicadora en el brazo indicador. 6. Cuidadosamente...