Pre-informe L4A efectos de la fuerza de un campo electrico



UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
ESCUELA DE FISICA




PRE-INFORME DE LABORATORIO
L4A - EFECTOS DE LA FUERZA EN UN CAMPO ELÉCTRICO
















INTRODUCCIÓN

El campo eléctrico es un campo físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica.
Cuando se trata de un campoeléctrico distribuido homogéneamente la fuerza F sobre un cuerpo cargado es proporcional a la carga total Q y al campo eléctrico E. Esta fuerza viene dada por la relación
F = QE

Con este experimento la idea es llegar a comprobar los efectos que ejerce una fuerza en un campo eléctrico; Mediante el uso de una balanza de tensión de Kirchhoff se medirá la fuerza F entre las placas cargadas de uncondensador de placas. Para la medición se debe tener en cuenta la distancia d entre placas y de la tensión V para una determinada superficie A de placas.

El objetivo de la evaluación es llegar a la verificación de las proporcionalidades F  1/ y F . y llegar a la constante dieléctrica del vacío ε

En la segunda parte se estudia experimentalmente el principio de la carga. Para esto se mide lafuerza de atracción sobre una esfera cargada que
está situada delante de una placa metálica. La fuerza corresponde a la fuerza de una carga igual situada a una distancia 2d al otro lado de la placa. En primer lugar se mide la fuerza sobre una determinada carga Q en función de la distancia d. Finalmente se repite la medición con media carga. El objetivo del ensayo es la comprobación de lasproporcionalidades F d y F .

OBJETIVOS


OBJETIVOS GENERALES:

Aprender a manejar algunas herramientas eléctricas hasta el momento desconocidas, como por ejemplo la balanza de tensión de Kirchhofff.
Medir la fuerza F sobre algunos elementos cargados en diferentes condiciones, y usarlas para verificar algunas proporcionalidades.



OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Determinar la permisividad εoen un espacio libre
Medir la fuerza F entre las placas cargadas como función de la tensión V a una distancia d entre las placas.
Medir la fuerza F entre placas cargadas en una relación constante de la tensión V y la distancia d
Medir fuerza F entre una esfera cargada y una placa a tierra como función de la distancia d entre el centro de la esfera y la placa.
Medir la fuerza F entre una esferacargada y una placa de metal a tierra como una función de la carga Q en la esfera.




FUNDAMENTO TEORICO

Una tensión V aplicada a un condensador de placas da lugar a un campo eléctrico homogéneo
E = V/d (1)
d: distancia entre las placas.

Este campo se genera por las cargas Q y -Q en las placas del condensador. Por otro lado, el campo ejerce una fuerza en las cargas. Sinembargo, entre más se penetra en la placa, el campo más se atenúa. En la superficie de las placas la intensidad del campo es E, pero dentro de él es cero. En promedio, sólo la mitad de la intensidad del campo E/2 actúa en las cargas. Por lo tanto, las placas se atraen entre sí con la
fuerza
F = −1/2 QE (2)
La carga Q en las placas es

Q = εO . A/d . v (3)
ε0 = 8.85×10-12[As/Vm] = permitividad del espacio libre, A: área de las placas.
Así de (1) y (2) se sigue:


F = − ½ εo A/d . V (4)

donde F, A, d y V son cantidades directamente medibles. La ec. (4), por consiguiente, puede considerarse como la ecuación de la determinación de la permitividad del espacio libre ε0. Este es el principio de la balanza de tensión de Kirchhoff, la configuración de la cuales el objetivo del presente experimento. La proporcionalidad

F = V2 /d 2 (5)

Que se indica por la ec. (4), se confirmará experimentalmente.
Por inducción electrostática (desplazamiento de cargas), una carga puntual Q a una distancia d de una placa de metal a tierra genera un exceso de carga de signo contrario en la superficie de la placa de metal. Sobre la carga Q, por lo...