ley de coulomb

Guía de estudio Clase 1 U1

Antes de la 2da clase de Física III, es decir, durante la 1ra semana de clases, se recomienda:

1) Estudiar alguno de los siguientes capítulos de los siguientes libros:
a) Capítulo 21 (Carga eléctrica y campo eléctrico) del volumen 2 de Física Universitaria de Young, Freedman, Sears, Zemansky (El “Sears”)
b) Capítulo 25 (Carga eléctrica y Ley de Coulomb) delvolumen 2 de Física de Resnick, Halliday, Krane (El “Resnick”)
2) Resolver n > 2 problemas de la guía de la U1. Algunos problemas serán explicados en la clase 1, otros están explicados en el documento “U1 Problemas 9 10 y 11 explicados” que se puede encontrar en el websia. Cada alumno debe intentar resolver por lo menos 3 problemas de la guía además de estos.
3) Si el estudio de los capítulossugeridos en (1) resulta demasiado extenso para una semana, en su lugar se puede:
a) Repasar completa la clase 1 de la U1
b) Estudiar el siguiente apunte sobre “Ley de Coulomb”

Por supuesto las actividades 1(a), 1 (b), 2, 3 (a) y 3(b) no son excluyentes. Por ejemplo, se puede:

Estudiar el capítulo 25 del “Resnick”
+ el apunte sobre “Ley de Coulomb”
+ resolver, por ejemplo, 6 problemasde la guía

La ley de Coulomb

El científico francés Charles Coulomb formuló en 1878 la ley que lleva su nombre. Coulomb investigó la magnitud de la fuerza de interacción entre pequeñas esferas cargadas eléctricamente. En aquella época nada se sabía acerca de la constitución interna de los átomos y para la mayoría de los científicos la existencia de los mismos era sólo una hipótesis. Pero loque si se conocía era que en condiciones especiales ciertos cuerpos experimentaban fuerzas de atracción o de repulsión sin necesidad de estar en contacto. Las otras fuerzas de ese tipo que se conocían eran la gravedad que siempre es atractiva, y las fuerzas entre imanes. Pero éstas últimas sólo se ponían de manifiesto entre cuerpos de ciertos materiales especiales, fundamentalmente hierro y otrosminerales que contenían hierro (magnetita).

Pero las fuerzas eléctricas se producían entre cuerpos de una gran diversidad de materiales. En la época de Coulomb, la investigación acerca de este tipo de fuerzas había conducido a los científicos a la elaboración de una sencilla teoría que se basaba fundamentalmente en las siguientes ideas fundamentales:
Existen dos tipos de carga eléctrica: lapositiva y la negativa
Las cargas eléctricas del mismo signo se repelen, y las cargas de signos opuestos se atraen
La carga eléctrica no puede ser creada ni destruida. Sólo es posible trasferirla de un cuerpo a otro. Esta idea se conoce como Principio de conservación de la carga eléctrica y su enunciado formal es el siguiente: En un sistema eléctricamente aislado, la suma algebraica de las cargaseléctricas positivas y negativas es constante.
Respecto al comportamiento eléctrico existen dos tipos de materiales. Lo conductores en los que la carga eléctrica se puede mover con facilidad, puede fluir, es decir trasladarse por todo el material. Los aislantes o dieléctricos que se pueden cargar pero la carga queda localizada en cierta región del material. La carga no puede fluir por ellos.Este era el estado del conocimiento teórico acerca de la electricidad en la segunda mitad del siglo dieciocho. Debemos aclarar también que las cargas eléctricas, tanto la positiva como la negativa eran consideradas como cierta clase fluidos.

¿Qué agregó Coulomb a todo este conocimiento? Él descubrió que las fuerzas eléctricas tanto de atracción como de repulsión son inversamente proporcionalesal cuadrado de la distancia que separa a los cuerpos cargados, si estos son esféricos o de pequeñas dimensiones comparados con la distancia que los separa. Además la dirección de dicha fuerza coincide con la de la recta que une a ambos cuerpos.

Podemos apreciar en la figura, un esquema con tres situaciones distintas con la misma pareja de cargas. En el primer caso las cargas están separadas...