3 Lección: Fuerza entre cargas eléctricas.

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CARACTERIZACIÓN DEL FENÓMENO ELÉCTRICO

La materia es esencialmente eléctrica, pues está constituida por átomos y éstos poseen cargas negativas y positivas. Normalmente los objetos que nos rodean se encuentran eléctricamente neutros debido a que dichas cargas se encuentran en igual cantidad. Sin embargo, cuando frotamos dos objetos este equilibrio se rompe y los fenómenos eléctricos se manifiestan como atracciones, repulsiones y flujo de corriente en forma de chispas.

Posiblemente conoces muchos casos en que la electricidad estática está presente. Si cuelgas diferentes objetos, tales como papel, plástico o vidrio, al acercarles una peineta o un tubo de PVC que ha sido previamente frotado con lana o con tu pelo, podrás poner en evidencia las fuerzas eléctricas. Si solo acercas el objeto electrizado a las varillas colgantes, verás atracciones. Si con el cuerpo electrizado electrizas algunos de los cuerpos colgantes, al acercarlo nuevamente, verás repulsiones.

LEY DE COULOMB

El físico francés Charles Coulomb \(\left(1\ 736-1\ 806)\right\) mediante una balanza de torsión estudio las fuerzas con las que se atraían o se repelían los cuerpos cargados y llego a las siguientes conclusiones:

  • Las fuerzas eléctricas dependen de los valores de las cargas. Cuanto mayores son esos valores, mayor es la fuerza con que se atraen o se repelen.
  • Las fuerzas eléctricas dependen de la distancia que separa las cargas. Cuando la distancia aumenta la fuerza entre ellas disminuye. La fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.

En el Sistema Internacional, la unidad de medida de la carga eléctrica es el columbio \(\left(C)\right\). Notaremos la carga eléctrica con la letra \(q\).

El valor de la carga eléctrica del electrón es \(q_e=1,6.10^{-19}\ C\). Una carga eléctrica de un columbio es muy grande por lo cual suele utilizarse el microcolumbio: \(1\ \mu C = 10^{-6}\ C\)

Podemos expresar la Ley de Coulomb como:

Las fuerzas de atracción o de repulsión que se ejercen dos cargas puntuales \(q_1\) y \(q_2\), es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

Es decir que la fuerza entre dos cargas que se encuentran separadas una distancia \(r\) se expresa como:

\(F = K.\frac{q_1.q_2}{r^2}\)

En esta expresión, \(K\) es la constante electrostática y su valor depende del medio en el que se encuentran las cargas. En el vació su valor es \(K=9.10^9N.m^2/C^2\).

PREGUNTA: La fuerza entre dos cargas \(q_1=2q\) y \(q_1=-3\ q\) a una distancia de \(1\ m\) es: