Ley de coulomb

1. Clase 2
01/23/2014

2.  Se
revisarán los conceptos fundamentales de la teoría
electromagnética en condiciones estáticas, esto es, sin considerar
variaciones temporales en las fuentes ni en los campos producidos
por ellas. A pesar de la evidente limitación de este análisis, lo cierto
es que resulta muy instructivo, porque revela la naturaleza y las
características esenciales de los campos y de las demás magnitudes
físicas relacionadas.

3.  En
la
realidad
muchos
fenómenos
electromagnéticos no se desarrollan en
condiciones estáticas, pero sus variaciones
temporales son lentas en comparación con los
tiempos propios de los fenómenos básicos y de
los medios materiales que intervienen, por lo que
en esas ocasiones bastaría con asignar a los
campos las mismas variaciones temporales de
las fuentes, una vez calculados aquéllos
mediante los métodos propios del análisis
estático.

4.  La ley de Coulomb cuantifica la fuerza que ejercen entre sí dos
cuerpos cargados eléctricamente, la cual aparece como un dato
de experiencia.

5. 

6. LEY DE COULOMB
 La fuerza ejercida por una carga puntual sobre otra esta dirigida
a lo largo de la línea que las une. La fuerza varía inversamente
con el cuadrado de la distancia que separa las cargas y es
proporcional al producto de las mismas. Es repulsiva si las
cargas tienen el mismo signo y atractiva si las cargas tienen
signos opuestos.

7. 

8.  La fuerza ejercida sobre un cuerpo no parece tener una
existencia real si la separamos del objeto sobre el que actúa.
 Sin embargo en teoría electromagnética se trabaja con el
concepto de campo, como fuerza ejercida por unidad de carga,
independientemente de si esta causando o no algún efecto sobre
otros cuerpos próximos

9. 

10.  Habitualmente se expresa en forma de límite, queriendo indicar
que dicha carga de prueba no altera la distribución original de las
cargas cuyo campo medimos.

11. LEY DE COULOMB

F
q1q2
k 2
r

12. LEY DE COULOMB

k
8.99 109 N m2 / C 2

13. LEY DE COULOMB
q1
r1,2
r2 r1
r1
q2
r2

14. LEY DE COULOMB

F1,2
kq1q2 
r
2 1,2
r1,2
Ley de Coulomb para la fuerza ejercida por q1 y q2

15. PROBLEMAS


16. SOLUCIÓN


17. SOLUCIÓN



F1,2


F1,2
kq1q2 
r1,2
2
r 1,2
8.99 109 N m 2 / C 2 4 C 6 C
3m
2
i
24mN 
i

18. SOLUCIÓN
 Inciso b
 Debido a que se trata de fuerzas de acción y reacción, podemos
aplicar la 3ª ley de Newton para obtener

F 2,1

F 1,2
24mN 
i

19. SOLUCIÓN
 Inciso c
 Debido a que se trata de fuerzas de acción y reacción, podemos
aplicar la 3ª ley de Newton para obtener

F 1,2
8.99 109 N m 2 / C 2 4 C

F 2,1

F 1,2
3m
24mN 
i
2
6 C 
i
24mN 
i

20. 

21. 

22.  Por lo tanto tenemos el siguiente diagrama:

23. 

F1


F 2,1 F 3,1..............( A)

24. 

F 2,1
k q1 q2 
i
2
r 2,1

25. 

F 3,1
k q1 q3
2
r 3,1

i

26.  Sustituyendo las ecuaciones anteriores en (A) tenemos que:

F1
k q1 q2  k q1 q3 
i
i
2
2
r 2,1
r 3,1
k q1
q2
2
r 2,1
q3 
i
2
r 3,1

27.  Evaluando numéricamente tenemos


F1
8.99 10 N m / C

F1
1.50 10 2 N 
i
9
2
2
6 C
4 C
3m
2
6 C 
i
2
6m

28. 

29. SOLUCIÓN


30. SOLUCIÓN

31. SOLUCIÓN


F3

F 1,3
F

F 1,3

F 2,3..........( A)
F cos  Fsen 
i
j
kq1q2
2
r

32. SOLUCIÓN

F 1,3
F
F cos  Fsen 
i
j
kq1q2
F
r2
9
2
2
8.99 10 N m / C 5 C 2 C
F 12.3 N
0.03m
2
0.08m
2

33. SOLUCIÓN

tan

F 2,3
1
3cm
8cm
20.6
F cos  Fsen 
i
j

34. SOLUCIÓN


35. 

36. SOLUCIÓN
Dado
el
gráfico
hallemos la fuerza
entre las cargas.
d 1m
q1
q q1

37. SOLUCIÓN


38. SOLUCIÓN


39. SOLUCIÓN


40. 

41. 

42.  Solución

43.  Solución

44. 

45. 

46. 

47. 