Ley de Coulomb

Introducción
La Ley de Coulomb, que establece cómo es la fuerza entre dos cargas eléctricas
puntuales, constituye el punto de partida de la Electrostática como ciencia
cuantitativa.
Fue descubierta por Priestley en 1766, y redescubierta por Cavendish pocos años
después, pero fue Coulomb en 1785 quien la sometió a ensayos experimentales
directos.
El físico francés Charles Coulomb investigóen la década de 1780 la relación
cuantitativa de las fuerzas eléctricas entre objetos cargados. Su ley la demostró
usando una balanza de torsión, que él mismo inventó, identificando cómo varía la
fuerza eléctrica en función de la magnitud de las cargas y de la distancia entre
ellas.
Esta ley estableció nuevos principios eléctricos hallados por el. Su ley la formulo
tras efectuar algunosexperimentos que se resumen a continuación:
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 sobrela 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.
En la barra de la balanza, Coulomb colocó una pequeña esfera cargada y a
continuación, a diferentes distancias, posicionó otra esfera tambiéncargada.
Luego midió la fuerza entre ellas observando el ángulo que giraba la barra.
Dichas mediciones permitieron determinar que:


La fuerza de interacción entre dos cargas

y

duplica su magnitud 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 eraproporcional 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); al triplicarla, disminuye en un factor de 9 (3²) y
1

al cuadriplicar , la fuerza entre cargas disminuye en un factor de 16 (4²). En
consecuencia, la fuerza de interacción entre dos cargas puntuales, es
inversamenteproporcional al cuadrado de la distancia:

Asociando ambas relaciones:

Finalmente, se introduce una constante de proporcionalidad para transformar la
relación anterior en una igualdad:

Postulación de la Ley
Entendemos por carga puntual una carga eléctrica localizada en un punto
geométrico del espacio. Evidentemente, una carga puntual no existe, es una
idealización, pero constituye una buenaaproximación cuando estamos estudiando
la interacción entre cuerpos cargados eléctricamente cuyas dimensiones son muy
pequeñas en comparación con la distancia que existen entre ellos.
La Ley de Coulomb dice que "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 ladirección 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".
La ley de Coulomb es válida sólo en condiciones estacionarias, es decir, cuando
no hay movimiento de las cargas o, como aproximación cuando el movimiento se
realiza a velocidades bajas y en trayectorias rectilíneas uniformes. Es por ello que
es llamada fuerzaelectrostática.
En términos matemáticos, la magnitud
de la fuerza que cada una de las dos
cargas puntuales
y
ejerce sobre la otra separadas por una distancia se
expresa como:

2

Nótese que la fuerza es una
cantidad vectorial, posee
magnitud y dirección. Esta ley
expresada en forma vectorial
para la fuerza eléctrica
F12 ejercida por una carga
q1 sobre una segunda carga
q2 es (se...