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Brújula Eléctrica
Versorium:. Gilbert diseñó una aguja ligera pivotada, el "versorium", que se parecía a la aguja de
un compás o brújula, y servía para observar la dirección de la fuerza eléctrica.
Una brújula metálica dispuesta entre dos placas metálicas cargadas se orienta y oscila.
Visto de arriba
+
+
+
+
- E
-
+
+
El campo eléctrico en la superficie del conductor
E’
E
es cero, por lo que en su interior se genera el
campo E’, opuesto y de igual módulo que el
campo externo.
Se produce una acumulación de cargas positivas y negativas en los extremos de la brújula,
y al sacarla de la posición de equilibrio, se ejerce sobre las puntas un torque o momento que
tiende a llevar la brújula a su posición de equilibrio. Esto se manifiesta mediante una
oscilación de la misma.
+
+
+
+ Fe
+ θ
+
q+
l/2
θ
θ
l/2
q-
θ
Fe -
Plantee un modelo teórico para explicar el fenómeno, encuentre una expresión que vincule
las variables
y
  I .
 r.F .sin   I .
l
2. .F .sin   I .
2
l
M .l 2
2. .F .sin  
.
2
12
Si consideramos pequeñas oscilaciones de la brújula
podemos aproximar sinθ a θ.
M .l
M .l
. 
.  F .  0
12
12
12.F

.  0
M .l
 F . 
La cual representa una ecuación diferencial lineal homogénea de segundo orden.
En general cuando tenemos una ecuación diferencial de este tipo:
x   2 .x  0 . La solución puede expresarse de la forma:
x t   A.sin(.t )
dx t 
 x t   . A.cos(.t )
dt
d 2 x t 
 x t    2 . A.sin(.t )
dt
Por lo que:  2 
12.F
M .l
Diseñe un experimento en donde un campo eléctrico uniforme
interactúa con una
“brújula” metálica.
Plantearemos la hipótesis de que la carga q acumulada en los extremos de la brújula es
proporcional al campo eléctrico generado entre las placas, según q   . E
Encuentre a partir de consideraciones teóricas una relación funcional que vincule las
magnitudes medibles.
Medida del campo eléctrico :
Se mide indirectamente a través del voltaje entre las placas.
Medición de voltaje.
El voltímetro mide la diferencia de potencial entre dos puntos de un campo eléctrico.
Generalmente los voltímetros que usamos en los tester digitales, poseen una resistencia
interna del orden de los 10 MΩ.
Para establecer el campo eléctrico entre las placas utilizamos una fuente de alta tensión
cuyo alcance es de 6 KV. Para medir este voltaje es necesario utilizar una punta o divisor
de tensiones, cuya Resistencia es 90 MΩ, por lo que conectada en serie con el voltímetro
hace que éste registre en la pantalla la décima parte del voltaje real.
Realice las medidas para establecer la relación entre las variables y obtenga el orden de
magnitud del valor de la carga acumulada en los extremos de la brújula.