Fisica

Permitividad Eléctrica del Aire
Evelyn Ruales 10 de octubre de 2010
Laborartorio de Física II Nº 04 Colegio de Ciencias e Ingeniería, Universidad San Francisco de Quito

Resumen
A través del presente laboratorio, se pretende estudiar experimentalmente la permisividad electrica del aire, para ello se empleó una balanza de Coulomb, la cual equilibra los torques de una fuerza mecanicaocasionada por un peso controlado y una fuerza electrostática ocasionada por un par de placas paralelas a voltaje constante. A partir de las condiciones de equilibrio se encuentra la permitividad electrica.

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1.

Introducción
La permitividad es una constante física que describe cómo un campo eléc-

trico afecta y es afectado por un medio. La permitividad está determinada por la tendencia de unmaterial a polarizarse ante la aplicación de un campo eléctrico y de esa forma anular parcialmente el campo interno del material. Está directamente relacionada con la susceptibilidad eléctrica. Por ejemplo, en un condensador una alta permitividad hace que la misma cantidad de carga eléctrica se almacene con un campo eléctrico menor y, por ende, a un potencial menor, llevando a una mayorcapacitancia del mismo. En el presente laboratorio se utiliza el equilibrio mecanico de una fuerza conocida con otra fuerza desconocida, en un equipo denominado la balanza de Coulomb. El equipo consta de una balanza que equilibra los torques generados por la fuerza gravitacional de un conjunto de masas conocidas con el torque generado por la fuerza electrica entre dos placas paralelas a las que se lesaplica una diferencia de potencial. El torque generado por el peso de las masas se puede controlar cambiando el peso aplicado y cambiando la distancia con respecto al eje de rotacion en la cual se aplica la fuerza. El torque de la fuerza electrica se puede cambiar variando la diferencia de potencial aplicada a las placas paralelas. Debido a que la permisividad electrica es una constante, si se conoceel peso aplicado, el voltaje, las constantes geometricas de las placas y los brazos de palanca de cada fuerza, es posible determinar esta constante. La permitividad del vacío es

8, 8541878176x10 − 12F/m.

2.

Desarrollo
Para el desarrollo del laboratorio, en un principio se midió las dimensiones

de las placas metalicas, luego se colocó la placa metalica (con brazos rectos) inferior sobreel eje de la base de la balanza y se ajustó con los tornillos correspondientes y el espejo sobre el eje rotatorio. Se colocó la placa metalica (con brazos doblados) sobre el eje rotatorio y se ajustó entre los dos pernos sobre el brazo posterior del eje rotatorio el porta masas correspondiente. Para que las dos placas este paralelas, es decir, se encuentran muy cercanas pero sin tocarse, secolocó el eje rotatorio sobre el eje de rotación, moviendo la distancia del porta masas y desplazando los pernos. A continuación se encendió el laser de tal forma que su haz rebotó en el espejo hacia una pared lejana. El haz fue paralelo al piso, es decir la altura de la que sale el haz del espejo fue la misma a la que llega en la pared. Se marcó el punto sobre una hoja de papel en la pared, para queeste sea el punto de referencia. Para realizar las mediciones se colocaron pesos pequeños en el porta masas, observando que el punto del laser no suba mas de 10[cm] en la pared. Se busco el punto de equilibrio a través del incremento en el voltaje de la fuente lentamente hasta que las placas regresen hasta la mitad de la distancia que se movio originalmente. Con la ayuda del voltímetro se midió elvoltaje. y se midió la distancia del punto de referencia al punto de equilibrio. Se repitió el experimento para al menos 20 pesos distintos y se calculó utilizando equilibrio de torques (del peso y de la fuerza electrica) la permisividad electrica del aire.

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El error se calculó en base a la relacion entre la desviacion estandar y u la media.

3.

Resultados y Discusión
De las...