ley de coulomb

ley de coulomb


Una manifestación habitual de la electricidad es la fuerza de atracción o repulsión entre dos cuerpos estacionarios que, de acuerdo con el principio de acción y reacción, ejercen la misma fuerza eléctrica uno sobre otro. La carga eléctrica de cada cuerpo puede medirse en culombios. La fuerza entre dos partículas con cargas q1 y q2 puede calcularse a partir de la ley de Coulomb 
Según la cual la fuerza es proporcional al producto de las cargas dividido entre el cuadrado de la distancia que las separa. La constante de proporcionalidad K depende del medio que rodea a las cargas.

Electricidad por frotamiento. El electróforo

Los antiguos griegos ya sabían que el ámbar frotado con lana adquiría la propiedad de atraer cuerpos ligeros.

Todos estamos familiarizados con los efectos de la electricidad estática, incluso algunas personas son más susceptibles que otras a su influencia. Ciertos usuarios de automóviles sienten sus efectos al cerrar con la llave (un objeto metálico puntiagudo) o al tocar la chapa del coche.

Creamos electricidad estática, cuando frotamos un bolígrafo con nuestra ropa. A continuación, comprobamos que el bolígrafo atrae pequeños trozos de papel. Lo mismo podemos decir cuando frotamos vidrio con seda o ámbar con lana.

Para explicar como se origina la electricidad estática, hemos de considerar que la materia está hecha de átomos y los átomos de partículas cargadas, un núcleo rodeado de una nube de electrones. Normalmente, la materia es neutra, tiene el mismo número de cargas positivas y negativas.

1. La carga se genera frotando una superficie aislante por ejemplo, de Teflon que se comporta muy bien ya que es un excelente aislante y es fácil de limpiar y mantener. El signo de la carga depende de la naturaleza de la superficie aislante y del material utilizado para frotarla. Suponemos que una carga negativa se distribuye en la superficie del material aislante.

Mediante una balanza de torsión, Coulomb encontró que la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales (cuerpos cargados cuyas dimensiones son despreciables comparadas con la distancia r que las separa) es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

El valor de la constante de proporcionalidad depende de las unidades en las que se exprese F, q, q’ y r. En el Sistema Internacional de Unidades de Medida vale 9·10⁹ Nm²/C².

Obsérvese que la ley de Coulomb tiene la misma forma funcional que la ley de la Gravitación Universal

ejemplo

1.Se tienen dos esferas cargadas eléctricamente con 4x10^-8 C y 2.3x10-7 C respectivamente y están separadas 35 cm en el aire. Calcular lafuerza eléctrica de atracción entre ellas.

F =( k)qq¹/r²

F= 9 x 10⁹ Nm²/C² (4x10^-8 C )(2.3x10^-7C)/(0.35 m)²

F = 6.85375x10^-2 N

2.Suponga que se tiene tres cargas puntuales localizadas en los vértices de un triángulo recto, como se muestra en la figura, donde q₁ = -80 C, q₂ = 50 C y q₃ = 70 C, distancia AC = 30 cm, distancia AB = 40 cm. Calcular la fuerza sobre la carga q₃debida a las cargas q₁ y q₂.

Las direcciones de las fuerzas sabemos coinciden con las líneas que unen a cada par de cargas puntuales. La fuerza que q₁ ejerce sobre q₃, F₃₁, es de atracción. La fuerza que q₂ ejerce sobre q₃, F₃₂, es de repulsión. Así, las fuerzas F₃₁ y F₃₂ tienen las direcciones que se indican. La separación entre q₃ y q₁ se obtiene de (CB)² = (AC)² + (AB)² = (0.3 m)² + (0.4 m)², de donde CB = 0.5 m.
Las magnitudes de tales fuerzas son:
F₃₁ = [(9x109 Nm² /C²)(80x10^-6 C)(70x10^-6 C)]/ (0.5 m)²
= 201.6 N
F₃₂ = [(9x109 Nm² /C²)(5 0x10^-6 C)(70x10^-6 C)]/ (0.3 m)²
= 350 N

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