1.2. Ley de Coulomb

Ya conocemos la composición de la materia, sus moléculas y la parte más pequeña, el átomo: El núcleo compuesto por protones (Carga positiva) y neutrones, y alrededor del mismo, orbitando, los electrones (carga negativa). Al ser cargas de distintos signos se atraen y los electrones se mantienen en sus órbitas debido a esas fuerzas de repulsión, girando sobre el mismo núcleo. Pero ¿sabéis que esas fuerzas se pueden medir? Sí, con una sencilla ley, La Ley de Coulomb. Veamos cómo.

El autor de la Ley que lleva su nombre

Imagen 2. Charles Augustin de Coulomb
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LA LEY DE COULOMB

La fuerza F de acción recíproca entre cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas eléctricas (Q y Q') e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa (d).

 

 


En el Sistema Internacional de Medidas (SI) y en el vacío, las unidades serían las siguientes:

  • K es la constante de Coulomb y su valor se escribe en función de otra constante ξ0, que recibe el nombre de permitividad del vacío
De donde ε0=8,85 . 10-12 C2/N.m2, aunque para la mayoría de los cálculos podemos tomar un valor aproximado de
K =9 . 109 N.m2/C2

  • Cargas Q y Q' en C (Culombios). Un Coulomb es el valor de una carga tal que repele a otra igual colocada a un metro de distancia con una fuerza de 9.109 N.
  • Distancia d en m. (metros)
  • En consecuencia la fuerza F se medirá en N (Newton).
En otros medios la permitividad cambia. La permitividad se suele dar en relación con la del vacío, denominándose permitividad relativa εr. La permitividad absoluta se obtiene multiplicando la relativa por la del vacío, ε= εr*ε0
Así la permitividad relativa del aire es 8,84, su permitividad absoluta sera
ε=8,84*8,85 . 10-12 C2/N.m2,
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De lo anterior podemos deducir que la Ley de Coulomb se puede expresar:

 

 

 


 

 


Imagen 3. Ley de Coulomb para 2 cargas del mismo signo
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Ejercicio 1

Determinar la fuerza que actúa sobre las cargas eléctricas Q1 = + 1 x 10-6 C. y Q2 = + 2,5 x 10-6 C. que se encuentran en reposo y en el vacío a una distancia de 5 cm.



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Ejercicio 2

Determinar la fuerza que actúa sobre las cargas eléctricas q1 = -1,25 x 10-9 C. y q2 = +2 x 10-5 C. que se encuentran en reposo y en el vacío a una distancia de 10 cm.

 



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Ejercicio 3

Supongamos un segmento AB de 1.00 m. de longitud sobre el que se fijan dos cargas. Sobre el punto A tenemos la carga q1 =+4 x 10-6C. y sobre el punto B situamos la carga q2=+1 x 10-6C.

a) determinar la posición de una tercera carga q=+2 x10-6C. colocada sobre el segmento AB de modo que quede en equilibrio bajo la acción simultánea de las dos cargas dadas.
b) La posición de q, ¿depende de su valor y signo?