La ley de Coulomb establece que la fuerza entre dos cargas eléctricas es directamente proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Charles-Augustin de Coulomb descubrió esta relación fundamental al medir la fuerza entre cargas eléctricas usando una balanza de torsión de su invención en el siglo 18. La constante de proporcionalidad en la ecuación de Coulomb depende de las unidades utilizadas y del medio entre las cargas.

1. Agustín Romero Castilla
Mariana Ostos Noriega

2. Ley de
Coulomb

3. El físico francés Charles A. Coulomb (1736-1804)
es famoso por la ley física que relaciona su
nombre. Es así como la ley de Coulomb describe
la relación entre fuerza, carga y distancia. En
1785, Coulomb estableció la ley fundamental de
la fuerza eléctrica entre dos partículas cargadas
estáticamente.
Dos cargas eléctricas ejerce entre sí una fuerza
de atracción o repulsión. Coulomb demostró
que la fuerza que ejercen entre sí dos cuerpos
eléctricamente, es directamente proporcional al
producto de sus masas eléctricas o cargas, e
inversamente proporcional al cuadrado de la
distancia que los separa.

4. La carga eléctrica, al igual que la
masa, constituye una propiedad
fundamental de la materia. El
desarrollo de la Teoría atómica
moderna permitió aclarar el origen
de la naturaleza de los fenómenos
eléctricos.
Un átomo de cualquier sustancia
está constituido en esencia, por una
región central o núcleo y una
envoltura externa formada por
electrones . El núcleo está formado
por dos tipos de partículas, los
protones , dotados de carga
eléctrica positiva, y los neutrones
sin carga eléctrica aunque con una
masa semejante a la del Protón

5. . Los electrones son partículas
mucho más ligeros que los
protones y tienen carga eléctrica
negativa. La carga de un electrón
es igual en magnitud, aunque de
signo contrario, a la de un protón.
Las fuerzas eléctricas que
experimentan los electrones
respecto del núcleo hacen que
éstos se muevan en torno a él. La
carga del electrón (o protón)
constituye el valor mínimo e
indivisible de cantidad de
electricidad.

7. La ley de Coulomb es la ley
fundamental de la electrostática que
determina la fuerza con la que se
atraen o se repelen dos cargas
eléctricas. Las primeras medidas
cuantitativas relacionadas con las
atracciones y repulsiones eléctricas se
deben al físico francés Charles Agustín
Coulomb (1736-1806) en el siglo XVIII.
Para efectuar sus mediciones utilizó
una balanza de torsión de su propia
invención y encontró que la fuerza de
atracción o repulsión entre dos cargas
eléctricas puntuales es inversamente
proporcional al cuadrado de la
distancia que las separa.

8. La parte fundamental de este dispositivo
consiste en una varilla liviana de material
aislante, suspendida de una fibra aisladora
que lleva en un extremo una esfera A de
material liviano recubierta de grafito. Una
segunda esfera B , idéntica a la anterior, se
coloca en posición fija, próxima a la esfera
A . Si ambas esferas se cargan con
electricidades del mismo signo, se repelen,
dando origen a una rotación de la varilla
y, por consiguiente, a una torsión de la
fibra de suspensión en un ángulo q.
Coulomb tenía conocimiento de que el
ángulo de torsión q de la fibra es
directamente proporcional a la fuerza que
produce dicha torsión, por lo que utilizó
dicho ángulo como una medida indirecta
de la fuerza de repulsión entre las esferas.

10. Si ambas cargas tienen el
mismo signo , es decir, si ambas
son positivas o ambas
negativas, la fuerza es
repulsiva. Si las dos cargas
tienen signos opuestos la fuerza
es atractiva.

11. La fuerza de atracción o de repulsión entre dos cargas
eléctricas es, directamente proporcional al producto de los
valores absolutos de las cargas e inversamente proporcional
al cuadrado de la distancia que las separa.
se tiene El valor de la constante K depende de las unidades
en las cuales se expresan F, q y r. También depende del medio que separa
a las cargas. Esta ecuación se llama Ley de Coulomb y puede enunciarse
como sigue:

13. La ley de Coulomb es válida únicamente
para objetos cargados cuyas dimensiones
sean pequeñas comparadas con la
distancia que las separa. Esto se expresa
diciendo que dicha ley es válida para
cargas puntuales, es decir, cargas
eléctricas que se suponen concentradas
en un punto. En el Sistema Internacional
la unidad de fuerza es el Newton (New),
la unidad de distancia es el metro (m), la
unidad de intensidad de corriente es el
Amperio (A) y la unidad de carga se
llama Coulomb (C).

14. Por razones de precisión en las medidas la unidad de carga no
se define en función de la ley de Coulomb, o sea utilizando la
balanza de torsión, sino que se define en función de la unidad
de intensidad de corriente en la forma siguiente:
Un Coulomb ( C ) es la cantidad de carga eléctrica que
pasa por la sección transversal de un conductor en un
segundo, cuando por el conductor circula una corriente
de Amperio.

15. Como las unidades de fuerza, carga y distancia en el sistema SI se
han definido independientemente de la Ley de Coulomb, el valor
numérico de la constante de proporcionalidad K debe medirse
experimentalmente. El valor de la constante K depende de la
naturaleza del medio. El valor numérico de la constante K
depende de la opción de unidades. Si la fuerza está en Newton, la
distancia en metros (m), y la carga en coulomb ( C ), entonces K
tiene un valor de 9 x 109
New. m2
/C2
.

16. La constante eléctrica K viene a ser 1020 veces mayor que la
constante gravitacional G. Lo que indica que el campo
gravitatorio es muy débil comparado con el eléctrico. Esta
diferencia tiene una consecuencia muy útil: en el estudio de los
fenómenos eléctricos los efectos gravitatorios son despreciables.

17. PROBLEMA PROPUESTO

18. Determinar la fuerza que actúa sobre las cargas
eléctricas q1 = + 1 x 10-6
C. y q2 = + 2,5 x 10-6
C. que se
encuentran en reposo y en el vacío a una distancia de
5 cm.
F=?
Q1= +1*10 C
-6
Q2= +2.5*10 C
-6
r2= 5cm
K=9+10 Nm/C
-9 2 2