Ley De Coulomb

MATERIA: TEORÍA ELECTROMAGNÉTICA.


LEY DE COULOMB

La ley de Coulomb nos establece cómo es la fuerza entre dos cargas eléctricas puntuales, constituye el punto de partida de la Electrostática como ciencia cuantitativa.
La cual fue descubierta por Priestley en 1766, y redescubierta por Cavendish pocos años después, pero fue Coulomb en 1785 quien la sometió aensayos experimentales directos.

La ley de Coulomb se expresarse como:
"la fuerza electrostática entre dos cargas puntuales es proporcional al producto de las 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".Desarrollo de la ley
Debemos considerar que cuando hablamos de la fuerza entre cargas eléctricas estamos siempre suponiendo que éstas se encuentran en reposo (de ahí la denominación de Electrostática).
Nótese que la fuerza eléctrica es una cantidad vectorial, posee magnitud, dirección  y sentido.
Las fuerzas electrostáticas cumplen la tercera ley de Newton (ley de acción y reacción); es decir, lasfuerzas que dos cargas eléctricas puntuales ejercen entre sí son iguales en módulo y dirección, pero de sentido contrario:
Fq1 → q2 = −Fq2 → q1 ;
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Representación gráfica de la Ley de Coulomb para dos cargas del mismo signo. |
 
En términos matemáticos, esta ley se refiere a la magnitud F de la fuerza que cada una de las dos cargas puntuales q1y q2 ejerce sobre la otra separadas por unadistancia r y se expresa en forma de ecuación como:

De acuerdo al experimento realizado por el señor Charles-Augustin de Coulomb podremos ver más claramente el desarrollo de la formula.
El señor Charles-Augustin de Coulomb desarrolló la balanza de torsión con la que determinó las propiedades de la fuerza electrostática. Este instrumento consiste en una barra que cuelga de una fibra capaz de torcerse.Si la barra gira, la fibra tiende a hacerla regresar a su posición original, con lo que conociendo la fuerza de torsión que la fibra ejerce sobre la barra, se puede determinar la fuerza ejercida en un punto de la barra. La ley de Coulomb también conocida como ley de cargas tiene que ver con las cargas eléctricas de un material, es decir, depende de si sus cargas son negativas o positivas.Variación de la Fuerza de Coulomb en función de la distancia.

En la barra de la balanza, Coulomb colocó una pequeña esfera cargada y a continuación, a diferentes distancias, posicionó otra esfera también cargada. Luego midió la fuerza entre ellas observando el ángulo que giraba la barra.
Dichas mediciones permitieron determinar qué:
* La fuerza de interacción entre dos cargas  y  duplica sumagnitud si alguna de las cargas dobla su valor, la triplica si alguna de las cargas aumenta su valor en un factor de tres, y así sucesivamente. Concluyó entonces que el valor de la fuerza era proporcional al producto de las cargas:
       y       
En consecuencia:
  
* Si la distancia entre las cargas es , al duplicarla, la fuerza de interacción disminuye en un factor de 4 (2²); altriplicarla, disminuye en un factor de 9 (3²) y al cuadriplicar , la fuerza entre cargas disminuye en un factor de 16 (4²). En consecuencia, la fuerza de interacción entre dos cargas puntuales, es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia:
  
Asociando ambas relaciones:
  
Finalmente, se introduce una constante de proporcionalidad para transformar la relación anterior en una igualdad:Donde:
K es una constante conocida como constante Coulomb y las barras denotan valor absoluto.
Q1 y q2 son las cargas las cuales presentan sentido, dirección y magnitud.
F es el vector Fuerza que sufren las cargas eléctricas. Puede ser de atracción o de repulsión, dependiendo del signo que aparezca (en función de que las cargas sean positivas o negativas).
- Si las cargas son de signo opuesto...