ley de coulom

LEY DE COULOMB

Objetivo:
Demostrar experimentalmente la Ley de Coulomb.

Material:
1.- Balanza de Coulomb.
2.- Fuente de voltaje (0-6 KV).
3.- Jaula de Faraday.
4.- Electrómetro.

Introducción:
La balanza de Coulomb es una balanza de tipo torsión muy sensible y delicada,
que puede usarse para investigar la fuerza eléctrica entre objetos cargados. Una
esfera conductiva se montasobre un soporte y se suspende, contrabalanceada, de un
hilo de torsión muy delgado. Por su parte, otra esfera idéntica se monta sobre un
ensamblaje deslizable tal que puede variarse la distancia con respecto a la esfera
suspendida.
Para realizar este experimento ambas esferas se cargan, y la esfera montada
sobre el ensamble deslizable se coloca a distancias fijas partir de la posición deequilibrio de la esfera suspendida. Aquí la fuerza eléctrica (que suele llamarse fuerza
electrostática) entre las esferas provoca una torsión sobre el hilo. Entonces, si se
tuerce el hilo para llevarlo nuevamente a su posición de equilibrio, el ángulo necesario
para lograr esto será directamente proporcional a la fuerza electrostática entre las
esferas.
qq 

Todos los parámetros en la ecuaciónde Coulomb  F = K 1 2 2  pueden
r 

variarse y medirse empleando la balanza de Coulomb.

A) FUERZA VS. DISTANCIA
Procedimiento:
1. Arma la balanza de Coulomb.
2. Asegura que las esferas estén
completamente
descargadas
(para esto tócalas con algún
conector que este a tierra) y
mueve la esfera que se desliza lo
más lejos de la otra que está
suspendida.

Figura 1. Configuracióndel equipo

Establece la tensión a 0-C. Coloca a cero la balanza de torsión apropiadamente
rotando el sujetador de alambre hasta que el ensamblaje del péndulo está en su
posición cero según lo indicado por las marcas.
3. Teniendo las esferas una separación máxima carga ambas esferas con un
potencial de 6 KV usando el probador de carga (una terminal de la fuente debe
estar a tierra).Inmediatamente después de cargar las esferas, apaga la fuente
para evitar efectos de alto voltaje.
4. Coloca la esfera deslizable a una posición de 20 cm. Ajusta la perilla de torsión
lo necesario para balancear la fuerza y ponga el péndulo de nuevo a la posición
cero. Registra la distancia (r) y en ángulo (θ) en la tabla 1.
θ
5. Coloca las esferas a su máxima separación, recárgalas con el mismovoltaje,
después vuelve a colocar la esfera deslizable a una separación de 20 cm. Mide
el ángulo de torsión y registra el nuevo resultado. Repite esta medición varias
veces, hasta que tus resultados estén dentro de ±1°. Registra todos tus
resultados.
6. Repite los pasos del 3 al 5, para 14, 10, 9, 8, 7, 6 y 5 cm.

Análisis:
NOTA: En esta parte del experimento, se supone que la fuerza esproporcional al ángulo
de torsión. Si se realiza el experimento de la parte C, podrás comprobar esto cuando
calibres la balanza de torsión
Determina la relación funcional entre la fuerza, la cuál es proporcional al ángulo
de torsión (θ), y la distancia (r). Esto puede realizarse de la siguiente forma:
θ
1. Grafica el log θ vs. log r
Explicación: Si θ =brn, donde b y n son constantesdesconocidas, entonces el log θ =
n log r + log b. La pendiente de la gráfica de log θ vs. log r será una línea recta.
Esta pendiente será igual a n, y esta intercepta en el eje y, donde es igual a log b.
Por lo tanto, si la gráfica es una línea recta la función estará determinada.
2. Grafica θ vs. r2.
Cualquiera de estos métodos demuestra que, para valores relativamente grandes
de r, la fuerza esproporcional a 1/r2. Para valores pequeños de r al menos esta
relación no se mantiene.
Correcciones en los datos
La razón de la desviación observada, de la inversa cuadrática, para distancias
cortas es que las esferas cargadas no son simplemente cargas puntuales. Una esfera
conductiva cargada, si está aislada de otra influencia electrostática, actúa como una
carga puntual. Las cargas se...