Campanas De Franklin

República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Educación

U.E.N “Carorita Abajo”

CAMPANAS DE FRANKLIN

Introducción

La fuerza electromagnética es la interacción que se da entre cuerpos que poseen carga eléctrica, es importante señalar que es una de las cuatros fuerzas fundamentales de la naturaleza.

Cabe destacar que históricamente, En la antigua Grecia, hace 26 siglos, Thales de Mileto conseguía atraer objetos ligeros, como paja o plumas, frotando ámbar con una piel de gato.

Mucho más tarde, en el año 1600, un investigador inglés, William Gilbert, encontró que numerosos materiales (vidrio, azufre, sal, resina...) al ser frotados presentaban propiedades similares a las del ámbar, y los llamó eléctricos. El motivo de este nombre es que el ámbar en griego se llama elektron.

Por otra parte, el científico estadounidense Benjamín Franklin estableció la teoría del fluido eléctrico. Según esta teoría, los fenómenos eléctricos se debían al paso de este fluido de un cuerpo a otro. Realizó el experimento de la cometa e inventó el pararrayos.

En 1785, Charles A. Coulomb formuló las leyes de la electrostática: "Las fuerzas eléctricas entre dos partículas cargadas son directamente proporcionales a sus cargas e inversamente proporcionales al cuadrado de su distancia." Coulomb publicó un tratado en el que se describían por primera vez cuantitativamente las fuerzas eléctricas, se formulaban las leyes de atracción y repulsión de cargas eléctricas estáticas y se usaba la balanza de torsión para realizar mediciones.

Bases teóricas

El físico francés Charles A. Coulomb (1736-1804) es famoso por la ley física que relaciona su nombre. Es así como la ley de Coulomb describe la relación entre fuerza, carga y distancia. En 1785, Coulomb estableció la ley fundamental de la fuerza eléctrica entre dos partículas cargadas estáticamente.

Dos cargas eléctricas ejercen entre sí una fuerza de atracción o repulsión. Coulomb demostró que la fuerza que ejercen entre sí dos cuerpos eléctricamente, es directamente proporcional al producto de sus masas eléctricas o cargas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.

Tal fuerza se aplica en los respectivos centros de las cargas y están dirigidos a lo largo de la línea que las une. Estas afirmaciones constituyen la ley de Coulomb que se representa por una expresión análoga a la ley gravitacional newton.

La carga eléctrica, al igual que la masa, constituye una propiedad fundamental de la materia. El desarrollo de la Teoría atómica moderna permitió aclarar el origen de la naturaleza de los fenómenos eléctricos. Un átomo de cualquier sustancia está constituido en esencia, por una región central o núcleo y una envoltura externa formada por electrones. El núcleo está formado por dos tipos de partículas, los protones, dotados de carga eléctrica positiva, y los neutrones sin carga eléctrica aunque con una masa semejante a la del Protón.

Los electrones son partículas mucho más ligeros que los protones y tienen carga eléctrica negativa. La carga de un electrón es igual en magnitud, aunque de signo contrario, a la de un protón. Las fuerzas eléctricas que experimentan los electrones respecto del núcleo hacen que éstos se muevan en torno a él. La carga del electrón (o protón) constituye el valor mínimo e indivisible de cantidad de electricidad.

La ley de Coulomb es la ley fundamental de la electrostática que determina la fuerza con la que se atraen o se repelen dos cargas eléctricas.

Las primeras medidas cuantitativas relacionadas con las atracciones y repulsiones eléctricas se deben al físico francés Charles Agustín Coulomb (1736-1806) en el siglo XVIII. Para efectuar sus mediciones utilizó una balanza de torsión de su propia invención y encontró que la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas eléctricas puntuales es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

La parte fundamental de este dispositivo consiste en una varilla liviana de material aislante, suspendida de una fibra aisladora que lleva en un extremo una esfera A de material liviano recubierta de grafito. Una segunda esfera B, idéntica a la anterior, se coloca en posición fija, próxima a la esfera A.

Si ambas esferas se cargan con electricidades del mismo signo, se repelen, dando origen a una rotación de la varilla y, por consiguiente, a una torsión de la fibra de suspensión en un ángulo q. Coulomb tenía conocimiento de que el ángulo de torsión q de la fibra es directamente proporcional a la fuerza que produce dicha torsión, por lo que utilizó dicho ángulo como una medida indirecta de la fuerza de repulsión entre las esferas.

Después de realizar numerosas mediciones haciendo variar las cargas de las esferas y la separación entre ellas, Coulomb llegó a las siguientes conclusiones:

Si se mantiene constante la separación entre las cargas, la fuerza de atracción o de repulsión es, en valor absoluto, proporcional al producto de los valores absolutos de las cargas. Si las cargas eléctricas se mantienen constantes, la fuerza de atracción o de repulsión entre ellas es, en valor absoluto, inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

Todo lo anterior se puede expresar matemáticamente en la forma siguiente:

Para expresar este resultado en forma de igualdad, el segundo miembro viene multiplicado por una constante K:

Se tiene. El valor de la constante K depende de las unidades en las cuales se expresan F, q y r. También depende del medio que separa a las cargas. Esta ecuación se llama Ley de Coulomb y puede enunciarse como sigue:

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.

Si ambas cargas tienen el mismo signo, es decir, si ambas son positivas o ambas negativas, la fuerza es repulsiva. Si las dos cargas tienen signos opuestos la fuerza es atractiva.

La ley de Coulomb es válida únicamente para objetos cargados cuyas dimensiones sean pequeñas comparadas con la distancia que las separa. Esto se expresa diciendo

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