Ley de coulomb y mas

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  • Publicado : 5 de marzo de 2011
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Gracias a las diferentes investigaciones realizadas sobre la física podemos saber la explicación de los fenómenos que se presentan en la naturaleza, tales como los que aprenderemos con esta investigación que esta basada en los temas de la electricidad.
La investigación se realizo con el fin de que el estudiante pueda entender la física con mayor facilidad y rapidez, diferentes temas deelectricidad como lo son Ley de Coulomb, intensidad del campo eléctrico, potencial eléctrico, corriente eléctrica, Ley de Ohm.
Para el alumno pueda entender cada uno de los temas y sus ecuaciones se le presentan diferentes ejemplos para que pueda comprender los diferentes temas.
El alumno conocerá la aplicación de cada uno de los temas y la utilidad de cada uno de ellos, también aprenderá a despejar,desarrollar e interpretar las diferentes ecuaciones para así poder darle resolución a los problemas que se le presenten.

Ley de Coulomb

En el año de 1785, Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) formulo la ley que lleva su nombre y que permite determinar la fuerza entre dos cargas. Mediante una balanza muy sensible, Coulomb midió la fuerza entre dos pequeñas esferas cargadas, de susobservaciones planteo lo siguiente:

Ley de Coulomb: La magnitud de la fuerza de atracción o repulsión entre dos cuerpos cargados, varia en razón directa al producto de sus cargas y en razón inversa al cuadrado de la distancia que los separa. La expresión matemática que la representa es:

F= k [pic]
Donde:
F= Fuerza en Newtons (N).
K=Constante eléctrica = 9 x 109 Nm2/C2
q1=Carga en coulombios (C).q2=Otra carga en (C).
r2=Distancia que las separa elevada al cuadrado en m2.

La unidad de carga es el coulombio y se define en función del valor de la carga del electrón, siendo igual a 6.25 trillones de electrones. La carga equivalente a un coulomb resulta una cantidad muy grande en comparación con la carga de un electrón, la que se ha determinado experimentalmente: -e = 1.6029 x 10-19 C.El protón tiene la misma carga +e. El valor de las cargas de las partículas que se has descubierto hasta ahora tiene la misma carga e o un múltiplo entero de este valor. Por lo que la unidad básica de carga es la carga del electrón.

Teorías recientes sobre las partículas fundamentales indican que existen otras que contienen cargas aún menores, se cree que son de 1/3e y 2/3e, y son llamadascuarks. Por todo esto, es común usar el microcoulomb (µC) que es igual a un millonésimo de coulomb, esto es 10-6 C, que equivale a 6.25 x 10-12e; también se usa el nanocoulomb (ηC) que es igual a un milmillonésimo de coulomb, esto es 10-9C ó 6.25 x 109e.
Constante de Coulomb
La constante [pic] es la Constante de Coulomb y su valor para unidades SI es [pic]Nm²/C².
A su vez la constante: [pic]Donde:
[pic] = Es la permitividad relativa
[pic] y [pic]F/m = Es la permitividad del medio en el vacío.
Cuando el medio que rodea a las cargas no es el vacío hay que tener en cuenta la constante dieléctrica y la permitividad del material.
La ecuación de la ley de Coulomb queda finalmente expresada de la siguiente manera:
|[pic] |

La constante, si las unidades de lascargas se encuentran en Coulomb es la siguiente K = 9 * 109 * N * m2 / C2 y su resultado será en sistema MKS (N / C). En cambio, si la unidad de las cargas están en UES (q), la constante se expresa de la siguiente forma K = d * m2 / ues (q) y su resultado estará en las unidades CGS (D / UES (q)).

Problemas de la Ley de Coulomb

1. Determinar la fuerza eléctrica entre 2 cargas q1 = 8µC y q2= 6µC,separadas a 30cm.

Solución:
Las dos cargas implicadas son positivas, por lo que se produce una fuerza de repulsión. Convertimos los valores a coulombios y a metros, quedando: q1 = 8 x 10-6C; q2 = 6 x 10-6C; r = 0.30m. Sustituimos los valores en la expresión matemática de la Ley de Coulomb.

F= (9 x 109Nm2/C2) (8 x 10-6C) (6 x 10-6C)
(0.30m)2...
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