Si estás interesado en la física y en cómo interactúan las cargas eléctricas, seguramente has oído hablar de la ley de Coulomb. Esta ley fundamental en el campo de la electricidad establece la relación matemática entre las fuerzas eléctricas y las cargas que las generan. ¡Sigue leyendo para descubrir más sobre esta fascinante ley formulada por el físico francés Charles-Augustin de Coulomb!
En esta conferencia aprenderemos sobre la ley de Coulomb y veremos algunos ejemplos simples. Puede ver el vídeo a continuación o leer el tutorial escrito a continuación.
Esta ley fue definida por primera vez en 1785 por el físico francés Charles Augustin de Coulomb y fue esencial para el desarrollo de la teoría del electromagnetismo.
Definición de la ley de Coulomb
La ley de Coulomb es una ley de la física que describe la interacción entre objetos cargados eléctricamente. Cuantifica la cantidad de fuerza electrostática que dos objetos cargados ejercen entre sí, lo que resulta en atracción o repulsión entre ellos.
Al igual que las cargas, por ejemplo, dos cargas positivas o dos negativas se repelen y, a diferencia de las cargas, una carga positiva y una negativa se atraen debido a la fuerza electrostática.
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Además, la fuerza viaja a lo largo de la línea recta que conecta estas cargas.
Fórmula de la ley de Coulomb
Ya sabemos cómo medir la carga eléctrica. Esto puede ayudarnos a calcular la fuerza eléctrica entre objetos cargados.
La>1 y q2dividido por el cuadrado de la distancia entre ellos r y todo multiplicado por la constante de proporcionalidad k.
La fuerza eléctrica se expresa en la unidad Newton.
La razón por la que la distancia se eleva al cuadrado es porque cuando la distancia entre objetos se duplica, la fuerza entre ellos disminuye a una cuarta parte del valor original.
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La letra k minúscula se llama constante de proporcionalidad o constante de la ley de Coulomb. El valor de esta constante depende del medio en el que se encuentran los dos objetos. En este caso el medio es el aire.
ε0se llama constante dieléctrica o permitividad del vacío.
Ley de Coulomb versus ley universal de gravitación
Si comparamos la ley de Coulomb con la ley universal de la gravitación, podemos ver que tienen algunas similitudes pero funcionan de maneras completamente diferentes.
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- De las ecuaciones podemos ver que tienen diferentes constantes de proporcionalidad.
- En la ecuación de la gravedad usamos la masa para encontrar la fuerza, pero en la ecuación de la ley de Coulomb usamos la carga para encontrar la fuerza.
- Así, la fuerza gravitacional siempre es atractiva dependiendo de la masa de los objetos que siempre es positiva y por otro lado las fuerzas electrostáticas pueden ser atractivas o repulsivas dependiendo de la carga por lo que el resultado puede ser negativo o positivo. respectivamente.
En resumen, la ley de Coulomb establece:
- Primerola fuerza entre dos cargas puntuales iguales es repulsiva y entre dos cargas puntuales desiguales es atractiva;
- Segundola dirección de la fuerza está determinada por la línea que pasa por ambas cargas;
- Tercerola magnitud de la fuerza es directamente proporcional al producto de las dos cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las cargas.
Fuerza electrostática como cantidad vectorial
Debido a que es una fuerza, la intensidad de la interacción eléctrica es una cantidad vectorial que tiene magnitud y dirección. Esto significa que podemos calcular la magnitud y dirección de la fuerza eléctrica según el signo del resultado.
Cambiemos la ecuación.
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Este es un vector unitario que apunta desde Q1 a Q2, y el índice 12 significa que Q1 ejerce fuerza sobre q2.
Si obtenemos un valor positivo, significa que la dirección de la fuerza es repulsiva. Por otro lado, el signo menos significa que la dirección de la fuerza es opuesta o atractiva.
Ejemplo
Digamos que tenemos dos cargas positivas. La primera carga Q1 es 2×10-2 C y la otra carga Q2 es 1×10-3C. La distancia entre ellos r es 1 mm, es decir, 1×10-3M. Ahora podemos calcular la fuerza entre estas cargas usando la ecuación.
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Esto corresponde a 18×104 dividido por 10-6, eso es 18×1010.
Finalmente, la fuerza es 1,8×1011 Newton.
Obtuvimos un resultado positivo, es decir, las cargas se repelen. Si tuviéramos una carga positiva y otra negativa, obtendríamos un resultado negativo, es decir, se atraerían entre sí.
Principio de superposición
Si hay varias cargas puntuales, digamos tres, podemos calcular la fuerza de las dos cargas que actúan sobre la tercera carga.
Esto nos lleva al principio de superposición, que establece que para todas las fuerzas lineales, la fuerza total es una suma vectorial de las fuerzas individuales. Esto permite extender la ley de Coulomb a cualquier número de cargas puntuales.
En otras palabras: la fuerza total de Coulomb de un sistema de cargas puntuales que actúan sobre una carga puntual se puede determinar sumando las fuerzas de todas las demás cargas individuales.
Ejemplo
Tenemos tres cargas puntuales Q1, q2, y Q, y necesitamos encontrar la fuerza que Q1 y q2 Ejercicio sobre Q. Q y Q1 son cargas positivas y Q2 es carga negativa. La fuerza que Q1 se aplica a Q, F1 es repulsivo, y la fuerza que Q2 se aplica a Q, F2es atractivo.
La>1 y f2, y está representado por este vector F1+F2.
Eso es todo por este tutorial. Espero que haya sido útil y hayas aprendido algo nuevo. En el próximo tutorial de Electrónica Básica, hablaremos sobre campos eléctricos.
Ley de Coulomb: Todo lo que necesitas saber
En esta lección aprenderás sobre la Ley de Coulomb y verás algunos ejemplos simples. Esta ley fue definida por el físico francés Charles Augustin de Coulomb en 1785 y fue esencial para el desarrollo de la teoría del electromagnetismo.
Definición de la Ley de Coulomb
La Ley de Coulomb es una ley de la física que describe la interacción entre objetos cargados eléctricamente. Cuantifica la cantidad de fuerza electrostática que dos objetos cargados ejercen entre sí, lo que causa una atracción o repulsión entre ellos. Cargas iguales, por ejemplo, dos cargas positivas o dos cargas negativas se repelen entre sí, y cargas opuestas, una carga positiva y una carga negativa se atraen entre sí.
Específicamente, esta ley se aplica a cargas puntuales. Cualquier objeto puede tratarse como una carga puntual, siempre y cuando sea muy pequeño en comparación con la distancia entre ellos. Además, la fuerza está a lo largo de la línea recta que une esas cargas.
Fórmula de la Ley de Coulomb
La ecuación muestra que la magnitud de la fuerza eléctrica entre dos partículas cargadas Q1 y Q2, dividida por el cuadrado de la distancia entre ellas r, y todo eso multiplicado por la constante de proporcionalidad k. La fuerza eléctrica se expresa utilizando la unidad de Newton.
La constante k es llamada constante de proporcionalidad o constante de la Ley de Coulomb. El valor de esta constante depende del medio en el que se encuentren los dos objetos. En este caso, el medio es el aire. ε0 se llama constante dieléctrica o permitividad del vacío.
Ley de Coulomb vs Ley Universal de Gravitación
Si comparamos la Ley de Coulomb con la Ley Universal de Gravitación, podemos notar que tienen algunas similitudes, pero funcionan de maneras completamente diferentes. La fuerza eléctrica es mucho más fuerte que la gravedad.
En la ecuación de la gravedad, estamos usando la masa para encontrar la fuerza, pero en la ecuación de la Ley de Coulomb, estamos usando la carga para encontrar la fuerza. Por lo tanto, la fuerza gravitatoria siempre es atractiva, dependiendo de la masa de los objetos que siempre es positiva, y por otro lado, las fuerzas electrostáticas pueden ser atractivas o repulsivas, dependiendo de las cargas, por lo que el resultado puede ser negativo o positivo, respectivamente.
Fuerza Electrostática como Cantidad Vectorial
Siendo una fuerza, la intensidad de la interacción eléctrica es una cantidad vectorial que tiene tanto magnitud como dirección. Esto significa que podemos calcular la magnitud y la dirección de la fuerza eléctrica en función del resultado.
El principio de superposición nos permite calcular la fuerza de las dos cargas que actúan sobre la tercera carga. Esto lleva a que la Ley de Coulomb se extienda para incluir cualquier cantidad de cargas puntuales.
¡Esperamos que esta información haya sido útil y que hayas aprendido algo nuevo sobre la Ley de Coulomb!