Electricidad y Magnetismo.

Practicas de Laboratorio.

 

El péndulo que descarga a un condensador.

Ente las placas de un condensador plano-paralelo, se coloca pequeño péndulo, atando al extremo de un hilo una pequeña esfera de metal normalmente, una bolita que se ha hecho plegando con los dedos papel de aluminio.

Una de las placas del condensador se conecta a un electroscopio, la otra placa se conecta a tierra.

Ponemos en marcha un generador de Van de Graaff y transportamos carga desde el terminal del generador a la placa del condensador conectada al espectroscopio.

La placa se va cargando, la aguja del electroscopio se va desviando de su posición de equilibrio. La bolita metálica es atraída hacia la placa cargada. En un momento dado entra en contacto con ella, y el péndulo empieza a moverse rápidamente entre las placas del condensador, descargando la placa unida al electroscopio.

Fundamentos físicos.

figura 1

Un dipolo en un campo eléctrico uniforme experimenta una fuerza neta nula. Ahora bien, en un campo eléctrico no uniforme experimenta una fuerza neta en el sentido en el que aumenta el campo. Como vemos la placa positiva del condensador está más cerca de la carga negativa inducida en la bolita, que de la carga positiva inducida en la misma. Luego, la fuerza neta será atractiva.

Cuando el campo es suficientemente intenso, la bolita toca la placa positiva del condensador. La carga negativa de la bolita se cancela con una cantidad igual de carga positiva de la placa. El resultado es que la bolita se carga con una carga positiva Dq y placa pierde la misma carga que ha adquirido la bolita.

figura 2

El electroscopio indicará la disminución de carga de la placa, la aguja indicadora formará ahora un ángulo ligeramente más pequeño con la vertical.

Una vez que la bolita se ha cargado positivamente, experimenta una fuerza en el sentido del campo, que la mueve rápidamente hacia la placa opuesta conectada a tierra.

La bolita choca con dicha placa y pierde entonces su carga. Rebota y se mueve hacia la posición de equilibrio, rebasándola debido a su energía cinética, y comienza un nuevo ciclo.

El resultado es que la placa positiva va perdiendo una carga Dq, cada vez que la bolita entra en contacto con dicha placa. El electroscopio indicará la disminución paulatina de carga en la placa.

Cuando la carga existente en la placa está por debajo de cierto valor, el campo eléctrico entre las placas es pequeño, y la bolita es atraída por la placa positiva con una fuerza que no es suficiente para que entre en contacto con ella. La bolita oscila cada vez con menos amplitud debido al rozamiento con el aire hasta que se para.

Actividades.

Disponemos de un generador de Van de Graaff para suministrar la carga que transportamos a una de las placas del condensador.

  1. Se pulsa el botón titulado Nuevo.
  2. Con el puntero del ratón movemos la bola que está en contacto con el generador de carga, y tocamos la placa del condensador conectada al electroscopio.
  3. Pulsamos el botón titulado Otra más, para repetir la operación de carga del condensador.

Repetimos la operación varias veces, vemos como se va cargando la placa y se desvía la aguja indicadora del electroscopio. La bolita es atraída hacia la placa positiva, hasta que entra en contacto con ella. En ese momento la bolita empieza a oscilar y la placa positiva del condensador empieza a perder poco a poco carga en cada oscilación de la bolita.

Para repetir la experiencia se pulsa el botón titulado Nuevo.

Se mueve la bola con el puntero del ratón hasta tocar la placa derecha del condensador.

LineasApplet aparecerá en un explorador compatible JDK 1.1

Elaborado en: Enero del 2004 | Ultima actualización: Enero del 2005.