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Ley de Coulomb

 

Hasta mediados del siglo XVIII, solo se habían abordado los aspectos cualitativos de los fenómenos eléctricos. Los científicos sentían que para el progreso de los estudios relacionados con la electricidad , era necesario establecer relaciones cuantitativas entre las magnitudes que intervienen en dichos fenómenos.

Particularmente, hubo una gran preocupación por relacionar cuantitativamente la fuerza eléctrica, F , entre dos cuerpos , con la distancia , r, entre ellos.

Al notar que había cierta semejanza entre la atracción eléctrica y la atracción gravitacional cuyo estudio había sido desarrollado por Newton, algunos físicos , a fines  del siglo XVIII, propusieron la hipótesis de que la fuerza eléctrica también variaría con el inverso cuadrado de la distancia entre los cuerpos electrizados, es decir F α 1/r2. Pero era necesario que se realizaran mediciones muy cuidadosas para comprobar la veracidad de esta hipótesis.

Entre los diversos trabajos que los científicos desarrollaron con este objetivo, destacan los experimentos realizados por Charles Coulomb(1736-1806), quien en 1785, presentó a la Academia de Ciencias de Francia una memoria de sus trabajos.

Coulomb midió las magnitudes de las fuerzas eléctricas entre objetos cargados mediante la balanza de torsión, que el mismo inventó.

 

Los experimentos de Coulomb demostraron que la fuerza eléctrica entre dos partículas cargadas:

  •  Es inversamente proporcional al cuadrado de separación r entre las partículas y está dirigida a lo largo de la línea que las une.
     

  • Es proporcional al producto de las cargas q1 y q2.
     

  • Es atractiva si las cargas son de signo opuesto y repulsiva si las cargas tienen el mismo signo.

A partir de estas observaciones se puede expresar la Ley de Coulomb como una ecuación, recordando que la fuerza es una cantidad vectorial y que debe ser tratarse como corresponde. Por consiguiente, la ley expresada en forma vectorial para que la fuerza eléctrica ejercida por una carga q1 sobre una segunda carga q2 , escrita , F12 es :



 

donde ř es un vector unitario dirigido de q1 a q2 . Puesto que la fuerza eléctrica obedece la tercera ley de Newton , la fuerza eléctrica por q2 sobre q1 es igual en magnitud a la fuerza ejercida por q1 sobre q2 y en la dirección opuesta. Es decir

k es una constante cuyo valor depende de la unidades elegidas. La unidad de carga en el Sistema Internacional de Unidades S.I., es el Coulomb(C).

k en S.I. tiene el valor:

k = 9x109 Nm2/C2

Esta constante se escribe también en la forma



 

donde la constante ε0 se conoce como la permitividad eléctrica del vacío y que tiene un valor de 8,85 x10-12 C2/nm2 .

La carga del electrón ( de igual módulo que la del protón) es

1e = 1,6x10-19 C

 

 

    

                                                                        

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