Balança de torção de Coulomb

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO PAULO
Instituto de Ciência e Tecnologia
Campus de São José dos Campos
Fenômenos Eletromagnéticos Experimental:
Balança de Coulomb
	Bruno Carvalho
	86648
	Jader Froza
	50569
	Johnny Michael
	86842
	Talita Nogueira
	86956
29 de Junho de 2015
Introdução
No final do século XVIII alguns cientistas perceberam que existiam semelhanças entre a atração elétrica e a atração gravitacional. A partir daí começou a existir uma grande preocupação em relacionar quantitativamente a força elétrica com a distância entre dois corpos. No entanto, era necessário realizar medidas cuidadosas para verificar se essa hipótese era realmente verdadeira.
Entre todos os trabalhos que foram realizados com o fim de verificar essa hipótese, destacam-se as experiências realizadas por Coulomb que, no ano de 1785, fez um relatório sobre seus trabalhos e o entregou à Academia de Ciências da França.
Coulomb leu na Academia em 1785 uma Memória, apenas publicada em 1788, que denominou "Primeira memória sobre a eletricidade e o magnetismo" com os seguintes subtítulos, que são esclarecedores:
 "Construção de uma Balança elétrica, baseada na propriedade que têm os fios de metal, de ter uma força de reação de Torção proporcional ao ângulo de Torção";
"Determinação experimental da lei segundo a qual os elementos dos Corpos eletrizados com o mesmo tipo de Eletricidade se repelem mutuamente".
Coulomb construiu um aparelho denominado balança de torção, através do qual ele podia fazer medidas da força de atração e repulsão entre duas esferas eletricamente carregadas. Nessa balança construída por Coulomb há uma haste que é suspensa por um fio e em cada uma de suas extremidades há uma esfera. Tomando outra haste com uma esfera também eletrizada, faz a aproximação entre as duas.
Em razão da força elétrica que se manifesta nesse processo, a haste que está suspensa por um fio gira, provocando uma torção no fio. Ao medir o ângulo de torção, Coulomb conseguia determinar a força entre as esferas. Outra balança bem semelhante a essa foi utilizada por Cavendish, na mesma época, para comprovar a Lei da Gravitação Universal e medir o valor da constante de gravitação.
Após realizar várias medidas com as esferas separadas em várias distâncias, Coulomb acabou por concluir que a força elétrica era inversamente proporcional ao quadrado da distância entre as duas esferas. Além disso, ele ainda concluiu que a força elétrica era proporcional ao produto das cargas elétricas das esferas envolvidas.
2. Objetivo
Determinar experimentalmente o valor da constante de Coulomb.
3. Materiais e Métodos
Os materiais utilizados neste experimento estão listados abaixo:
Balança de Coulomb;
Fonte 6KV; 
Multímetro;
Gaiola de Faraday;
Eletrômetro; 
	Para a realização do experimento a balança de Coulomb foi equilibrada. Então, com ela deitada, foram colocados pesos de 20mg, 40mg e 50mg, e o ângulo necessário para reequilibrar a balança em cada um dos casos foi medida.
	As esferas, fixa e móvel, foram carregadas com 6KV e o ângulo necessário para que a esfera móvel voltasse à posição inicial foi medido para as distâncias de 3cm, 4cm, 5cm e 6cm entre as esferas. Este procedimento foi realizado por três vezes.
Com um multímetro, foi medida a capacitância da gaiola de Faraday e, então, uma das esferas carregada com 6KV foi posta na parte interior da gaiola e a d.d.p. resultante foi medida com o eletrômetro. Este procedimento foi realizado por três vezes.
5. Discussão
	 	 	
Durante o experimento encontramos algumas dificuldades e tivemos que realizá-lo novamente. As esferas foram carregadas com a mesma carga , porém elas estavam se atraindo, ao invés de se repelirem; isso ocorreu porque as esferas descarregavam muito rapidamente ao aproximar-se, devido a umidade e o deslocamento abrupto delas.
Foi necessário encontra uma forma que evitasse o deslocamento e que pudéssemos carrega-las e para imediatamente realizar a torção. 
6. Conclusão
	 	 	
Os resultados obtidos comprovam a teoria; a pesar da dificuldade e das condições adversas durante o experimento, os dados obtidos estão próximos do valor teórico.