Campanas de Franklin

índice

Introducción………………………………………………………………….. 1

Desarrollo……………………………………………………………………… 2

Elaboración…………………………………………………………………… 4

Conclusión…………………………………………………………………….. 5

Bibliografía……………………………………………………………………. 5

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Introducción

Benjamin Franklin (Boston, 1706 - Filadelfia, 1790) Político, científico e inventor estadounidense. Estudioso de la electricidad y de cuanto atrajo su interés, inventor del pararrayos, las campanas de Franklin y de otros útiles artefactos, honesto y eficiente hombre público y destacado artífice de la independencia de los Estados Unidos, Benjamin Franklin fue acaso el personaje más querido de su tiempo en su país y el único americano de la época colonial británica que alcanzó fama y notoriedad en Europa.[pic 2]

Las campanas de Franklin fueron creadas en el siglo XVIII, y cuyo objetivo general es la detección del campo eléctrico producido por una descarga eléctrica generado por una nube. Consta de un par de campanas situadas a una distancia, y una esfera conductora entre ellas que produce el campaneo, y su funcionamiento se da cuando una de ellas recibe la descarga eléctrica, y la otra tiene la función de conducirla a tierra. Así, cuando una nube pasa cargada eléctricamente, por encima del dispositivo y produce la descarga sobre las campanas, y estas comienzan a generar el movimiento de la esfera por la atracción de los electrones que contienen los materiales. Así que, mediante este pequeño experimento, comprobaremos si realmente un balín (en este caso será nuestra “esfera”) puede ser atraído por nuestras campanas (en este caso serán 2 latas de refresco), generando así movimiento.

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Desarrollo

Principios:

Cuando un conductor esférico se sitúa en un campo eléctrico uniforme, E, se origina una distribución de carga en su superficie que viene dada por:[pic 5]

donde ε0 es la permitividad del vacío, siendo la carga inducida neta cero. El potencial sobre la esfera conductora es nulo. La esfera se comporta como un dipolo eléctrico, con distribuciones de carga de signo opuesto en los lados de la esfera. Si el campo eléctrico es creado por un condensador y la esfera se coloca suspendida del extremo inferior de un hilo, perpendicular al campo eléctrico, fijo por su extremo superior, la esfera siente una fuerza de atracción hacia la placa positiva, más cercana de la carga negativa inducida en la esfera. Mientras el lado opuesto de la esfera con carga positiva será atraído por la placa negativa. Se produce entonces un movimiento de la esfera debido a la fuerza de atracción eléctrica entre cargas de signo contrario (ley de Coulomb). Al alcanzar la placa positiva, la esfera queda cargada con carga positiva, Q. Cuando la esfera se ha cargado se mueve repelida, debido a la fuerza de repulsión eléctrica entre cargas de igual signo, hacia la placa del lado opuesto, cargada negativamente. Cuando alcanza dicha placa, choca con ella, cargándose negativamente, y moviéndose entonces de nuevo hacia el lado opuesto, repelida por la fuerza de repulsión eléctrica. Debido a su energía cinética, la esfera rebasa la posición de equilibrio acercándose de nuevo a la placa positiva, volviéndose a cargar y comenzando de nuevo el proceso. Se origina entonces un moviendo oscilatorio que puede describirse de forma aproximada, suponiendo que la esfera se comporta como un péndulo simple, por la ecuación:

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