LEY DE COULOMB

La Ley de Coulomb nos dice que la fuerza de atracción o repulsión de un cuerpo es directamente proporcional al producto de las cargas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, generando un campo eléctrico.

En 1785, Charles Agustín de Coulomb (1736-1806), físico e ingeniero francés que también enunció las leyes sobre el rozamiento, presentó en la Academia de Ciencias de París, una memoria en la que se recogían sus experimentos realizados sobre cuerpos cargados, y cuyas conclusiones se pueden resumir en los siguientes puntos:

• Los cuerpos cargados sufren una fuerza de atracción o repulsión al aproximarse.
• El valor de dicha fuerza es proporcional al producto del valor de sus cargas.
• La fuerza es de atracción si las cargas son de signo opuesto y de repulsión si son del mismo signo.
• La fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.
• Estas conclusiones constituyen lo que se conoce hoy en día como la ley de Coulomb.

                                                                     F=K⋅Q⋅qr2

donde:

• F es la fuerza eléctrica de atracción o repulsión. En el S.I. se mide en Newtons (N).
• Q y q son lo valores de las dos cargas puntuales. En el S.I. se miden en Culombios (C).
• r es el valor de la distancia que las separa. En el S.I. se mide en metros (m).
• K es una constante de proporcionalidad llamada constante de la ley de Coulomb. No se trata de una constante universal y depende del medio en el que se encuentren las cargas. En concreto para el vacío k es aproximadamente 9·10^9 N·m^2/C^2 utilizando unidades en el S.I.

La constante de proporcionalidad K se define del modo siguiente: 

donde 𝜀0 es una constante denominada permitividad eléctrica del vacío,

cuyo valor es 8,8542·10^-12 C^2/N·m^2

Puedes apoyarte de este video:

1.- Escribe en los comentarios la hipótesis, basándote en lo que podría pasar al juntar dos fuerzas opuestas y dos fuerzas iguales. 

Materiales:

• Alambres, brochetas, o lo que tengas para hacer dos soportes iguales.
• Dos bolas de unicel de 3 cm de diámetro.
• Papel aluminio.
• Estambre o hilo.
• Regla de plástico (obligatorio).
• Globo.
• Silicón (opcional).

Desarrollo:

1. Comienza haciendo dos soportes con forma de L al revés y con una base exactamente iguales de 20 a 25 cm de altura de forma que puedas colgar tus dos bolas y que estén a una altura de al menos 10 cm de la mesa. La punta del soporte que estará de forma horizontal puede medir unos 5 cm para darle espacio a la bola. 
2. De la punta de cada soporte, amarra un hilo que mida 10 cm.
3. Envuelve las dos bolas con una capa de papel aluminio.
4. Ahora amarra las dos pelotas a los hilos de forma que cuelguen a unos 10 cm de la mesa.

Tu experimento debe de quedar así:

Con una cobija o algún objeto que pueda producir energía estática, frota tu regla de plástico para que así esté cargada con electricidad.

Lentamente acerca la regla a una de las pelotas, procura que la otra esté lejos de la primera. Cuando veas que la pelota comience a pegarse a la regla, la habrás cargado con energía. Mantén la regla en medio de las dos pelotas.

Acerca la segunda pelota lentamente y verás como se estarán acercando a la regla hasta que estén las dos unidas. Procura mantener la regla en el centro.

Ahora separa las pelotas y retira la regla. Comienza a acercar las pelotas entre ellas y verás cómo se están repeliendo mutuamente.

Si la regla no generó suficiente energía estática, puedes probar con el globo.

Resultados:

Responde en los comentarios.

¿Por qué la regla hace que las pelotas se unan entre ellas, pero al momento de quitarla éstas se separan?

¿Cómo están organizadas las cargas eléctricas en las pelotas y la regla?

Ejercicio: En tu libreta realiza el ejercicio y manda evidencia de fotos al docente.

Dos cargas q1= 4 C y q2= -8 C están separadas a una distancia de 4 mm ¿Con qué fuerza se atraen?

Si te fijas bien, te darás cuenta que si incluyes el signo en los valores de las cargas, el valor de la fuerza eléctrica en esta expresión puede venir acompañada de un signo. Este signo será:

Positivo. cuando la fuerza sea de repulsión (las cargas se repelen).  

( + · + = + o - · - = + )

Negativo. cuando la fuerza sea de atracción (las cargas se atraen). 

( + · - = - o - · + = - )

Con las respuestas anteriores, forma tu propia conclusión.

Puedes apoyarte usando la siguiente simulación y jugando con las cargas.