Balanza de torsion de coulomb

LA BALANZA DE TORSIÓN DE COULOMB
Hasta fines del siglo XVIII, las investigaciones de los electricistas habían sido casi exclusivamente cualitativas. Hacia 1770 varios físicos, seducidos por la semejanza entre la atracción de la gravedad y la eléctrica, sugirieron la idea de que la ley podría ser análoga en ambos casos, cuando no idéntica. El ingeniero francés Charles-Augustin de Coulombconstruyó una sensible balanza de torsión.
El aparato es sumamente sencillo. Básicamente consiste de un soporte que se encuentra suspendido de un alambre, el cual a su vez está unido a un micrómetro de torsión. En este soporte se suspenden las muestras apropiadas, dependiendo del experimento. El aparato completo se encuentra encerrado en un recipiente con el fin de que no lo afecten las corrientes deaire. Con la balanza de torsión se pueden hacer mediciones cuantitativas de fuerzas de atracción o repulsión entre las muestras e investigar su dependencia con las distancias entre los objetos que las ejercen.
En el caso del experimento de Coulomb, la balanza de torsión consiste en un brazo horizontal en perfecto equilibrio, que está suspendido de un hilo especial que es el que se va a retorcer porefecto de las acciones eléctricas entre las cargas. En uno de los extremos de la barra horizontal, está situada una esfera B muy liviana, y unido al hilo va un disco D graduado, que gira al mismo tiempo que el hilo. Si cargamos de electricidad a la esfera B y después colocamos en sus proximidades a otra esfera A, también cargada de electricidad, se produce la atracción o repulsión entre las cargaseléctricas de dichas esferas. Como la esfera A está fija, y la B se puede mover con gran facilidad, gira y este giro se mide en el disco D. En realidad Coulomb lo que medía era el ángulo de giro o torsión, pero él ya sabía que dicho ángulo es directamente proporcional a la fuerza que producía la torsión del hilo, es decir, la fuerza eléctrica entre las cargas.
Con esta balanza investigó lanaturaleza de las fuerzas electrostáticas. En una primera serie de experimentos encontró que la fuerza medida con el aparato es proporcional al ángulo de torcedura , y que la constante de proporcionalidad depende de las características del alambre usado. En el segundo grupo de experimentos, Coulomb colocó en uno de los brazos del soporte un objeto con carga igual a +q1, mientras que a una ciertadistancia de él fijó otro objeto con carga igual a +q2.
En este caso, entre q1 y q2 se establece una fuerza repulsiva F12 debido a que ambos cuerpos contienen carga del mismo signo. Esta fuerza hace girar el brazo horizontal de la balanza un ángulo . Si torcemos el alambre de suspensión podemos regresar la balanza a su posición original. Como se dijo antes, es posible calcular la magnitud de la fuerzaentre las cargas a partir del ángulo de torcedura . Por otra parte, si variamos la distancia de separación entre las cargas se puede obtener la dependencia entre la fuerza F12 y la distancia de separación r12. Para una amplia gama de distancias, la fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de r12 y aumenta a medida que se acercan las cargas.
Coulomb logró demostrar que la ley newtoniana dela razón inversa de los cuadrados rige también la atracción y la repulsión de las masas eléctricas y magnéticas. La primera ley numérica en el vasto campo de los fenómenos eléctricos estaba descubierta.
Las formulaciones matemáticas para poder describir el comportamiento de la fuerza eléctrica fueron desarrolladas por Coulomb en el año 1785, quien también realizó investigaciones sobre elmagnetismo, el roce, las fuerzas insertas en estructuras de ingeniería, y otros temas. Ahora bien, nos es posible estimar, por ejemplo, en lo que respecta a distancia, que la «fuerza de Coulomb» es igual a la de gravedad como la describió Newton: al duplicar la distancia, su magnitud disminuye a la cuarta parte (ley inversa del cuadrado de la distancia). Muy semejante verdad. Pero pese a ello, hay una...