Ley De Coulomb

Reseña histórica de la Ley de Coulomb.
El físico francés Charles Coulomb investigó en 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 nuevosprincipios eléctricos hallados por él. Su Ley la formuló tras efectuar algunos experimentos:
Para esta Ley usó pequeñas esferas con distintas cargas de las que no conocía la carga exactamente, sino la relación de las cargas. Para su Ley pensó acertadamente que si una esfera conductora cargada se pone en contacto con una idéntica sin carga, compartirían la carga por igual, por la simetría. Para suLey, con esto tenía la manera para producir cargas iguales a ½, ¼, etc., respecto a la carga original. Manteniendo constante la separación entre las cargas, observó que si la carga en una esfera se duplicaba, la fuerza se duplicaba; y si la carga en ambas esferas se duplicaba, la fuerza aumentaba a cuatro veces su valor original. Si variaba la distancia entre las cargas, encontró que la fuerzadisminuía con el cuadrado referido a la distancia entre ellas, esto es, si se duplicaba la distancia, la fuerza bajaba a la cuarta parte en su valor original.

Comparación entre la Ley de Coulomb y la Ley de Gravitación Universal
Semejanzas:
* Ambas fuerzas son directamente proporcionales al producto de las materias que obran recíprocamente (masa y carga).
* Ambas fuerzas son inversamenteproporcionales al cuadrado de la distancia de la separación.
Diferencias:
* La fuerza eléctrica de Coulomb puede ser de atracción o de repulsión mientras que la fuerza gravitacional es de atracción solamente.
* La magnitud de la fuerza eléctrica de Coulomb depende del medio que separa las cargas mientras que la fuerza gravitacional es independiente del medio.
Enunciado de la Ley deCoulomb
Esta ley postula que:
“La fuerza de atracción o de repulsión entre dos cargas eléctricas es, directamente proporcional al producto de los valores absolutos de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa”.

Fórmula de la Ley de Coulomb
La Fórmula general de esta Ley es la siguiente:
F=k. q1q2r2
Donde:
* “F”   Es la fuerza con que se accionanlas cargas.
* “K” Es la constante de proporcionalidad o de Coulomb
* “q1” La cantidad de la carga 1 expresadas en Coulombs
* “q 2” La cantidad de carga 2 expresadas en Coulombs
* “r” es la distancia de separación desde el centro de una carga al centro de la otra.
La constante K se escribe como: k=9x109Nm2c2

Ejemplos donde se aplica la Ley de Coulomb.
Dos esferas A y Bestán en el vacío separadas por una distancia de 10 cm. Tienen cargas eléctricas de qa= +3x10-6C y qb= - 8x10-6C. Una esfera C en estado neutro, primero toca a la esfera A y después a B. Si la esfera C después de tocar a B se separa del sistema, Calcular la fuerza con que se accionan las cargas de A y B.
Solución:
Se tiene que calcular las cargas finales de las esferas A y B, recordando quecuando dos esferas se ponen en contacto, la carga se reparte en partes iguales.
Contacto de C con A:
qc+ qa= 0 + +3x10-6C = +3x10-6C
Cada esfera se carga con la mitad qc = qa = + 1,5 x 10-6 C

Contacto de C con B:
qc+ qb= +1,5x10-6C - 8x10-6C= -6,5x10-6C
Cada esfera se carga con la mitad qc= qb= -3,25x10-6C

El valor de la fuerza se calcula aplicando la ley de Coulomb:
F=k. q1q2r2F=9x109N.m2 C2 . 1,5x10-6C.( 3,25x10-6C)(10-1m)2
F = 4,38 N

El electrón (1.6x10-19 C) y el protón (1.6x10-19 C) de un átomo de hidrógeno están separados en promedio por una distancia aproximada de 5,3X10¯¹¹m.  Calcúlese la magnitud de la fuerza eléctrica.
Solución.
De la ley de Coulomb, podemos determinar que la fuerza de atracción eléctrica tiene una magnitud de:
F=k. qeqpr2 ; qe=qp...