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Ley de Coulomb
¿Qué es la Ley de Coulomb?
La ley de Coulomb se emplea en el área de la física para calcular la fuerza eléctrica que actúa entre dos cargas en reposo.
“La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario”.
Esta ley se representa de la siguiente manera:
Ley de Coulomb
F = fuerza eléctrica de atracción o repulsión en Newtons (N). Las cargas iguales se repelen y las cargas opuestas se atraen.
k = es la constante de Coulomb o constante eléctrica de proporcionalidad. La fuerza varía según la permitividad eléctrica (ε) del medio, bien sea agua, aire, aceite, vacío, entre otros.
q = valor de las cargas eléctricas medidas en Coulomb (C).
r = distancia que separa a las cargas y que es medida en metros (m).
Cabe destacar que la permitividad eléctrica del vacío es constante, y una de las más empleadas. Se calcula de la siguiente manera: ε0 = 8,8541878176x10-12 C2 / (N·m2). Es de suma importancia tener en cuenta la permitividad del material.
El valor de la constante de Coulomb en el Sistema Internacional de medidas es:
Ley de Coulomb.2
Esta ley solo toma en cuenta la interacción entre dos cargas puntuales al mismo tiempo y solo determina la fuerza que existe entre q1 y q2 sin considerar las cargas alrededor.
De esta manera, Coulomb podía medir la fuerza que se ejercía sobre un punto de la barra al colocar varias esferas cargadas a diferentes distancias con el fin de medir la fuerza de atracción o repele según girara la barra.
Fuerza electrostática
Ley de Coulomb-fuerzas electroestática
La carga eléctrica es una propiedad de la materia y es la causa de los fenómenos asociados a la electricidad.
La electrostática es la rama de la física que estudia los efectos que se generan en los cuerpos según sus cargas eléctricas en equilibrio.
La fuerza eléctrica (F) es proporcional a las cargas que se juntan y es inversamente proporcional a la distancia entre ellas. Esta fuerza actúa entre las cargas de forma radial, es decir, una línea entre las cargas, de allí que se trate de un vector radial entre las dos cargas.
Por tanto, dos cargas del mismo signo generan una fuerza positiva, por ejemplo: - ∙ - = + o + ∙ + = +. Por otro lado, dos cargas de signos opuestos generan una fuerza negativa, por ejemplo: - ∙ + = - o + ∙ - = -.
Sin embargo, dos cargas con el mismo signo se repelen (+ + / - -), pero dos cargas con signos diferentes se atraen (+ - / - +).
Ejemplo: si se frota una cinta de teflón con un guante, el guante queda con carga positiva y la cinta con carga negativa, por eso al acercase se atraen.
Cabe mencionar que para las distancias pequeñas las fuerzas de las cargas eléctricas aumentan, y para las distancias grandes las fuerzas de las cargas eléctricas disminuyen, es decir, se reduce a medida que las cargas se alejan entre sí.
Vea también Electricidad.
Magnitud de la fuerza
Magnitud de la fuerza electromagnética es aquella que afecta a los cuerpos que contienen una carga eléctrica, y que puede conllevar a una transformación física o química dado a que los cuerpos se pueden atraer o repeler.
Por tanto, la magnitud que se ejerce sobre dos cargas eléctricas es igual a la constante del medio en el que estén situadas las cargas eléctricas por el cociente entre el producto de cada una de ellas y la distancia que las separa al cuadrado.
La magnitud de la fuerza electrostática es proporcional al producto de la magnitud de las cargas q1 x q2. La fuerza electrostática a poca distancia es muy poderosa.
Ejemplos de ejercicios
1. Tenemos una carga de 3 x 10-6C (q1) y otra carga de -8 x 10-6C (q2) a una distancia de 2 m. ¿Cuál es la magnitud de fuerza de atracción que existe entre ambas?
Respuesta: F = 54 X 10-3 N.
2. Determinar la fuerza que actúa entre dos cargas eléctricas 1 x 10-6C (q1) y otra carga de 2,5 x 10-6C (q2), que se encuentran en reposo y en el vacío a una distancia de 5 cm (recuerda llevar los cm a m siguiendo el Sistema Internacional de medidas).
Respuesta: F = 9 N.
Vea también Fuerza.