Electricidad

Ley de Coulomb
Electrostática   Ley de Coulomb


Carga puntual:  
Se entiende por cargas puntuales la de los cuerpos cargados, cuyas dimensiones son pequeñas en comparación con las distancias que los separa.
La ley de Coulomb fue estudiada en 1785 por medio de un instrumento llamado balanza de torsión, en el cual se pudo realizar mediciones que permitían establecer el valor de la fuerza deinteracción entre cargas eléctricas.
En dicha experiencia se pudo además constatar que cargas del mismo signo se repelen y cargas de signos contrarios se atraen.
Enunciado de la ley de Coulomb (en el vacío)
La fuerza F de acción recíproca entre cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas eléctricas (q y q') e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia quelas separa (d).




Expresión escalar 

En el Sistema Internacional (SI) y en el vacío las unidades son las siguientes:                    
Constante K =9x109 N.m2/C2                                                                                                                 
Cargas q y q’ en C (Coulomb) y la distancia d en m. (metros) estando en consecuencia la fuerza medida en N(Newton).
 
Unidad de carga eléctrica (el Coulomb) 
Un Coulomb es el valor de una carga tal que repele a otra igual colocada a un metro de distancia con una fuerza de 9.109 N. 
Esta definición no es la que corresponde al SI, sino que es la que surge de la expresión de la Ley de Coulomb  Se puede también sustituir K por otra expresión equivalente que es



Donde εo  es la constante depermisividad del vacío y tiene un valor 8.85 . 10  12 C2/N.m2. y la ley de Coulomb quedaría expresada como


Ejercicio 1   
     Determinar la fuerza que actúa sobre las cargas eléctricas q1 = + 1 x 10-6 C. y q2 = + 2,5 x 10-6 C. que se encuentran en reposo y en el vacío a una distancia de 5 cm.

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Resolución: 
                    Para calcularla fuerza de interacción entre dos cargas eléctricas puntuales en reposo recurriremos a la ley de Coulomb por lo tanto previo transformar todas las magnitudes en juego a unidades del sistema internacional de medidas nos queda que:

Como la respuesta obtenida es de signo positivo nos está indicando que la fuerza es de repulsión.
 
Respuesta:
                    La fuerza de repulsión tiene unmódulo de 9 N. pero debemos indicar además en un esquema gráfico las demás características del vector tal como se indica en el gráfico.


Ejercicio C-2   
     Determinar la fuerza que actúa sobre las cargas eléctricas q1 = -1,25 x 10-9 C. y q2 = +2 x 10-5 C. que se encuentran en reposo y en el vacío a una distancia de 10 cm.

 
Resolución:  Para calcular la fuerza de interacción entre doscargas eléctricas puntuales en reposo recurriremos a la ley de Coulomb por lo tanto previo transformar todas las magnitudes en juego a unidades del sistema internacional de medidas nos queda que:
                   
Como la respuesta obtenida es de signo negativo nos está indicando que la fuerza es de atracción.
Respuesta: La fuerza de atracción tiene un módulo de 2,25 x 10-2  N. pero debemosindicar además en un esquema gráfico las demás características del vector lo que sería así:



Ejercicio C-3   
     Sobre los extremos de un segmento AB de 1.00 m. de longitud se fijan dos cargas. Una q1 =+4 x 10-6C. sobre el punto A y otra q2=+1 x 10-6C. sobre el punto B .
        a) Ubicar una tercera carga q=+2 x10-6C. sobre AB de modo que quede en equilibrio bajo la acción simultáneade las dos cargas dadas.
        b) La ubicación correcta de q, ¿depende de su valor y signo?       

 
Resolución:   a) para obtener la posición de la carga q en el punto C de modo que se encuentre en equilibrio, se debe dar que la fuerza total sobre ella sea nula, es decir que la interacción entre la carga q1q y q2q deben ser fuerzas de igual módulo y sentidos opuestos.

Para que la...