Ley de Coulomb
La ley de Coulomb es una ley de la física que describe las fuerzas eléctricas que actúan entre partículas cargadas eléctricamente. La magnitud de la fuerza eléctrica F es directamente proporcional al producto de una carga eléctrica, q1, por la otra, q2, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las partículas. Esta ley tiene numerosas aplicaciones en la vida moderna, desde fotocopiadoras y impresoras láser hasta la limpieza electrostática del aire y el revestimiento en polvo.
Acerca de la Ley de Coulomb
La ley de Coulomb opera en el mundo de los átomos y núcleos (por ejemplo, electrones en una nube atómica), así como en la vida cotidiana (por ejemplo, la electricidad estática). La ecuación para las fuerzas electrostáticas que actúan sobre las partículas se denomina ley de Coulomb, en honor a Charles-Augustin de Coulomb, cuyos experimentos en 1785 lo llevaron a ella. Coulomb descubrió que la fuerza eléctrica, al igual que la fuerza magnética, variaba inversamente con el cuadrado de la distancia. De hecho, la ecuación que utilizó para expresar la variación de la fuerza eléctrica con la distancia era bastante análoga a la que encontró para las fuerzas magnéticas.
Ecuación de la Ley de Coulomb
La ley de Coulomb se puede utilizar para calcular la fuerza entre partículas cargadas (por ejemplo, dos protones) o entre dos objetos cargados. La magnitud de la fuerza eléctrica F es directamente proporcional al producto de una carga eléctrica, q1, por la otra, q2, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las partículas. La ley de Coulomb se expresa como sigue:
F = ke * |q1 * q2| / r2
donde ke es la constante de Coulomb (ke ≈ 8.988×109 N⋅m2⋅C−2), q1 y q2 son las magnitudes firmadas de las cargas, y r es la distancia entre las cargas.
Ley de Coulomb en Forma Vectorial
La ley de Coulomb también puede expresarse en su forma vectorial. Enfocándonos en la partícula 1, escribimos la fuerza electrostática como:
F = k * q1 * q2 / r2 * r̂
donde r es la distancia entre las partículas y k es una constante positiva llamada constante de Coulomb.
Constante de Coulomb
El valor de la constante de proporcionalidad en la ley de Coulomb depende del sistema de unidades utilizado. En el estudio de la electricidad y el magnetismo, utilizaremos exclusivamente unidades SI. La unidad SI de carga eléctrica se llama un coulomb (1C).
Problema con Solución: Ley de Coulomb
Dos cargas puntuales (q1 = 20nC y q2 = -70nC) están separadas por una distancia r = 1cm. Encuentre la magnitud y dirección de la fuerza eléctrica que q1 ejerce sobre q2 y que q2 ejerce sobre q1.
Preguntas Frecuentes
¿Cuáles son las principales aplicaciones de la ley de Coulomb?
La ley de Coulomb tiene muchas aplicaciones en la vida moderna, desde máquinas Xerox, impresoras láser, limpieza electrostática del aire hasta el recubrimiento en polvo.
¿Cuál es el propósito principal de la ley de Coulomb?
La ley de Coulomb se puede usar para calcular la fuerza entre partículas cargadas (por ejemplo, dos protones) o entre dos objetos cargados.
¿Por qué se atraen protones y electrones?
Los electrones en un átomo son atraídos por los protones en el núcleo debido a la fuerza electromagnética. Esta fuerza mantiene a los electrones dentro de un pozo de potencial electrostático que rodea al núcleo más pequeño, lo que significa que se necesita una fuente externa de energía para que el electrón escape.
¿Cuál es la unidad de carga eléctrica?
El coulomb (símbolo: C) es la unidad del Sistema Internacional de Unidades (SI) de carga eléctrica.
