Catálogo general eXperimentos de FísiCa

ELECTrOsTáTICA
P3.1.4
Medición de la fuerza entre una esfera cargada y una placa de metal (P3.1.4.3_b)
No de Cat. Artículo
516 37 Accesorios electrostáticos 1 1
516 31 Soporte de altura ajustable 1 1
524 009 Mobile-CASSY 1 1
524 060 Sensor de fuerza S, ±1 N 1 1
314 265 Soporte de espira conductora 1 1
521 70 Fuente de alimentación de alta tensión, 10 kV 1
501 05 Cable de alta tensión, 1 m 1
300 42 Varilla de soporte, 47 cm, 12 mm Ø 1 1
300 02 Trípode en forma de V, 20 cm 1 1
301 01 Mordaza múltiple de Leybold 1 1
500 410 Cable de experimentación, 25 cm, amarillo/verde 1
500 420 Cable de experimentación, 50 cm, amarillo/verde 2
541 00 Varillas de frotación de PVC y vidrio acrílico, par 1
541 21 Cuero 1
500 440 Cable de experimentación, 100 cm, amarillo/verde 1
98 ExpErIMEnTOs DE FísICA
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P3.1.4.2 (b)
P3.1.4.3 (b)
ELECTrICIDAD
Como alternativa a la medición con la balanza electrodinámica, la
fuerza en un campo eléctrico puede ser medida con un sensor de
fuerzas conectado a un instrumento de medición. El sensor de fuerzas
está compuesto de dos elementos de flexión montados en paralelo
y con cuatro bandas extensométricas conectadas en puente, y
que bajo carga cambian sus resistencias eléctricas. El cambio de las
resistencias es proporcional a la fuerza actuante. El instrumento de
medición indica directamente la fuerza que se está midiendo.
En el experimento P3.1.4.2 se monta una balanza de tensión de
Kirchhoff para medir la fuerza
U
F
d A
2
1
= ⋅ ε0
⋅ ⋅ 2
2
−12
As
con ε0
= 8, 85 ⋅10
(constante dieléctrica del vacío)
Vm
entre las placas cargadas de un condensador de placas. La medición
se lleva a cabo en función de la distancia d entre placas y de la tensión
U para una determinada superficie A de placas. El objetivo de la
evaluación es la verificación de las proporcionalidades
1 2
F ∝ y F ∝ U
d
2
y la determinación de la constante dieléctrica del vacío e 0.
En el ensayo P3.1.4.3 se estudia experimentalmente el principio de la
carga imagen. Con tal finalidad se mide la fuerza 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. Esta fuerza esta dada por
2
1 Q
F = ⋅
4πε 2d
0
( )
2
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 verificación de las proporcionalidades
1 2
F ∝ y F ∝ Q
d
Interacción eléctrica
P3.1.4.2
Balanza de tensión de Kirchhoff: Medición
de la fuerza entre las placas cargadas de
un condensador de placas
P3.1.4.3
Medición de la fuerza entre una esfera
cargada y una placa de metal
2