semana 12

 

SEMANA 12. ¡¡FISICA!!

La ley de Coulomb se emplea en el área de la física para calcular la fuerza eléctrica que actúa entre dos cargas en reposo.

A partir de esta ley se puede predecir cuál será la fuerza electrostática de atracción o repulsión existente entre dos partículas según su carga eléctrica y la distancia que existe entre ambas.

La ley de Coulomb debe su nombre al físico francés Charles-Augustin de Coulomb, quien en 1785 enunció esta ley:

La ley de Coulomb es la ley física que rige la interacción entre objetos cargados eléctricamente. Fue enunciada por el científico francés Charles Augustin de Coulomb (1736-1806), gracias a los resultados de sus experimentos mediante la balanza de torsión.

En 1785, Coulomb experimentó innumerables veces con pequeñas esferas cargadas eléctricamente, por ejemplo acercando o alejando dos esferas, variando la magnitud de su la carga y también su signo. Siempre observando y registrando cuidadosamente cada respuesta.

Con esto en mente, Charles Coulomb encontró lo siguiente:

-La fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de la magnitud de las cargas.

-Dicha fuerza siempre está dirigida a lo largo de la línea que une las cargas.

-Finalmente, la magnitud de la fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa las cargas.

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Fórmula y unidades de la ley de Coulomb

Gracias a estas observaciones, Coulomb concluyó que la magnitud de la fuerza F entre dos cargas puntuales q₁ y q₂, separadas una distancia r, viene dada matemáticamente como:

Como la fuerza es una magnitud vectorial, para expresarla completamente se define un vector unitario r en la dirección de la línea que une las cargas (un vector unitario tiene magnitud igual a 1).

Adicionalmente, la constante de proporcionalidad necesaria par transformar la expresión anterior en una igualdad se denomina k_e o simplemente k: la constante electrostática o constante de Coulomb.

Finalmente se establece la ley de Coulomb para cargas puntuales, dada por:

La fuerza, como siempre en el Sistema Internacional de Unidades, viene en newton (N). En cuanto a las cargas, la unidad recibe el nombre de coulomb (C) en honor a Charles Coulomb y por último la distancia r viene en metros (m).

Observando atentamente la ecuación anterior, es claro que la constante electrostática debe tener unidades de N.m² / C², para obtener newtons como resultado. El valor de la constante se determinó experimentalmente como:

Para resolver problemas de interacciones entre cargas eléctricas, hay que tener en cuenta lo siguiente:

– La ecuación se aplica exclusivamente en el caso de cargas puntuales, es decir, objetos cargados eléctricamente pero de dimensiones muy pequeñas. Si los objetos cargados tienen dimensiones mensurables, es necesario dividirlos en cargas muy pequeñas y luego sumar las contribuciones de cada una de estas cargas, para lo cual se requiere de cálculo integral.

– La fuerza eléctrica es una magnitud vectorial. Si hay más de dos cargas interactuando, la fuerza neta sobre la carga q_i viene dada por el principio de superposición:

F_neta = F_i1 + F_i2 + F_i3 + F_i4 + … = ∑ F_ij

Donde el subíndice j vale 1, 2, 3, 4… y representa a cada una de las restantes cargas.

– Siempre se debe ser consistente con las unidades. Lo más frecuente es trabajar con la constante electrostática en unidades SI, entonces hay que asegurarse de que las cargas estén en coulomb y las distancias en metros.

– Por último, la ecuación se aplica cuando las cargas están en equilibrio estático.