La ley de Coulomb es una ley que define la fuerza ejercida por un campo eléctrico sobre una carga eléctrica. Esta es la fuerza que actúa entre objetos cargados eléctricamente, y está definida operativamente por el valor de la interacción entre dos cargas eléctricas puntuales estacionarias en el vacío.
La ley de Coulomb establece: “La fuerza eléctrica de atracción o repulsión entre dos cargas es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa entre ellas.”
Esta fuerza se llama fuerza de Coulomb y fue descrita por En física, la fuerza de Coulomb, descrita por Charles-Augustin de Coulomb.
Charles-Augustin de Coulomb inventó la balanza de torsión para medir la atracción magnética y eléctrica. Este instrumento es capaz de medir el par resultante de la aplicación de una o más fuerzas en sus brazos.
Fórmula de la ley de Coulomb
La fuerza de Coulomb se puede calcular mediante la siguiente ecuación:
Donde:
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F es la fuerza de Coulomb expresada en Newtons (N).
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q1 es la primera carga puntual expresada en Coulombs (C).
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q2 es la segunda carga puntual (C).
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r es la distancia entre dos cargas puntuales expresada en metros (m).
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kC es una constante electrostática cuyo valor es aproximadamente 8,988 × 109 N·m 2·C-2
Todas las variables descritas en esta definición corresponden al sistema internacional de unidades.
Si el signo de la fuerza es positivo significa que la fuerza es de repulsión. Si por lo contrario es negativo, la fuerza es de atracción.
De la fórmula podemos extraer varias conclusiones que la fuerza es directamente proporcional al producto de las cargas eléctricas q1 y q2
Ejemplos de la ley de Coulomb
La ley de Coulomb se aplica siempre que intervienen cargas eléctricas y campos eléctricos. Algunos ejemplos en la vida cotidiana son:
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Un electroimán: La fuerza que genera un electroimán cuando circula una corriente a través de él.
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Los motores eléctricos: la fuerza de los motores eléctricos proviene de la interacción de cargas eléctricas.
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Los átomos: los núcleos atómicos están formados por partículas positivas que ejercen una fuerza de repulsión. Los enlaces nucleares tienen que compensar estas fuerzas.
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Globo cargado con electricidad electroestática: si frotamos un globo de aire con un jersey de lana, algunos electrones del jersei pasan al globo. Si colocamos el globo en el techo no cae, porqué el exceso de electrones (con carga negativa) ejercen una fuerza de atracción sobre los protones (con carga positiva) de los átomos del techo.
Ejercicio sobre la aplicación de la ley de Coulomb
Determine la fuerza eléctrica entre dos esferas cargadas de 1 μC cada una, colocadas a una distancia de 1.0 cm.
Realización del ejercicio
Se colocan dos cargas eléctricas puntuales a una distancia de 1 cm entre sí.
Queremos determinar la fuerza eléctrica que se establece entre las dos cargas eléctricas, sabiendo que cada carga tiene una intensidad igual a 1 μC.
Aplicamos la ley de Coulomb directamente :
En el cual:
Q1 = Q2 = Q = 1 μC = 10-6 C.
r = 1,0 cm = 10-2 m
Al reemplazar a la fórmula tenemos:
F= 8,988 · 109 · (10-6 · 10-6 ) / 10-2 = 89,88 N