Ejemplos D Ela Ley De Coulomb

Electrostática Ley de Coulomb

Carga puntual:

Se entiende por cargas puntuales la de los cuerpos cargados, cuyas dimensiones son pequeñas en comparación con las distancias que los separa.

La ley de Coulomb fue estudiada en 1785 por medio de un instrumento llamado balanza de torsión, en el cual se pudo realizar mediciones que permitían establecer el valor de la fuerza de interacción entre cargas eléctricas.

En dicha experiencia se pudo además constatar que cargas del mismo signo se repelen y cargas de signos contrarios se atraen.

Enunciado de la ley de Coulomb (en el vacío)

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).

Expresión escalar

En el Sistema Internacional (SI) y en el vacío las unidades son las siguientes:

Constante K =9x109 N.m2/C2

cargas q y q’ en C (Coulomb) y la distancia d en m. (metros) estando en consecuencia la fuerza medida en N (Newton).

Unidad de carga eléctrica (el Coulomb)

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.

Esta definición no es la que corresponde al SI, sino que es la que surge de la expresión de la Ley de Coulomb Se puede también sustituir K por otra expresión equivalente que es

donde εo es la constante de permitividad del vacío y tiene un valor 8.85 . 10 12 C2/N.m2. y la ley de Coulomb quedaría expresada como

Ejercicio C-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.

Resolución:

Para calcular la fuerza de interacción entre dos cargas eléctricas puntuales en reposo recurriremos a la ley de Coulomb por lo tanto previo transformar todas las magnitudes en juego a unidades del sistema internacional de medidas nos queda que:

Como la respuesta obtenida es de signo positivo nos está indicando que la fuerza es de repulsión.

Respuesta:

La fuerza de repulsión tiene un módulo de 9 N. pero debemos indicar además en un esquema gráfico las demás características del vector tal como se indica en el gráfico.

________________________________________

Ejercicio C-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.

Resolución: Para calcular la fuerza de interacción entre dos cargas eléctricas puntuales en reposo recurriremos a la ley de Coulomb por lo tanto previo transformar todas las magnitudes en juego a unidades del sistema internacional de medidas nos queda que:

Como la respuesta obtenida es de signo negativo nos está indicando que la fuerza es de atracción.

Respuesta: La fuerza de atracción tiene un módulo de 2,25 x 10-2 N. pero debemos indicar además en un esquema gráfico las demás características del vector lo que sería así:

...