Ejemplo de Ejemplo de Ley de Coulumb

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Autor: Redacción Ejemplode.com, año 2017

La Ley de Coulumb, también conocida como Ley de las cargas eléctricas, es una ley de la electrostáttica que consiste en el descubrimiento de que las cargas con el mismo signo se repelen y las cargas con el signo opuesto se atraen. La ley de Columb fue descubierta por el científico francés Carlos Agustín de Coulumb en 1795. El descubrimiento se dio tras observar cómo reaccionaba una esfera cargada eléctricamente en una balanza de torsión, alejándose o acercándose, cuando se le acercaba otra esfera también con carga eléctrica. Las cargas eléctricas las pasaba a las esferas mediante el frotamiento de una varilla en diferentes materiales, como la lana, seda y otras fibras.

Como consecuencia de sus observaciones, se dio cuenta que cuando interactúan dos cargas eléctricas con el mismo signo, es decir que ambas son positivas o ambas son negativas, tienden a separarse, es decir, se repelen y cuando las cargas son de signo contrario se atraen. También se dio cuenta de que la fuerza con que se atraen o se repelen, está en relación con la carga eléctrica y la distancia a la que se encuentran las cargas. Lo enunció de la siguiente manera:

La fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas eléctricas, es directamente proporcionar a la carga eléctrica e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

Esto significa que mientras mayor sea la carga, mayor será la fuerza con la que se atraigan o se repelan, y mientras más distancia exista entre las cargas, disminuirá la fuerza de atracción.

Otro factor que influye en la fuerza de atracción es el medio circundante, ya que la conductividad eléctrica varía según el medio. A este valor de la conductividad del medio, se le llama constante dieléctrica.

Las fuerzas de atracción o repulsión se calculan con la siguiente fórmula:

Los valores son los siguientes:

F: es la fuerza que vamos a calcular.

k: es la constante dieléctrica, es decir, la conductividad del medio que rodea a las cargas eléctricas. Para el aire y el vacío, su valor es de 9 X 106 N m2/C2.

q1, q2: Son las cargas eléctricas a considerar, medias en Coulumbs. El Coulumb es la medida de carga eléctrica, que puede tener valor positivo o negativo. El valor de un Coulumb es de 6,241509 X 1018 electrones. Si el valor es negativo (carga negativa), significa que su carga puede ceder electrones. Si su valor es positivo (carga positiva), significa que puede absorber electrones. Generalmente las cargas se miden en submúltiplos, como miliCoulumbs (mC) o microCoulumbs (mC)

d: es la distancia que separa las cargas, medida en metros. También se pueden medir en submúltiplos, como centímetros (cm), milímetros (mm), o micras o micrómetros (mm).

Ejemplos de cáluclo de la Ley de Coulumb:

Ejemplo 1: Si tenemos dos cargas eléctricas de 5mC y 7mC, separadas entre sí 3mm, determinar si van a atraerse o repelerse, y calcular la fuerza con que lo hacen.

Como las dos cargas son positivas, es decir, del mismo signo, van a repelerse (cargas del mismo signo se atraen).

Ahora anotamos los valores que sustituiremos en la fórmula Sustituiremos los submúltiplos por potencias de la forma 10x, para simplificar los cálculos:

k = 9 X 109 N m2/C2
q1 = 5 mC = 5 X 10-3 C
q2 = 7 mC = 7 X 10-3 C
d = 3mm = 3 X 10-3 m

Ahora realizamos las operaciones, comenzando por las multiplicaciones del segundo miembro:

(q1)(q2) = (5 X 10-3) (7 X 10-3) = 35 X 10-6 C
d2 = (3 X 10-3)2 = 9 X 10-6

Hacemos la división:

(35 X 10-6)/( 9 X 10-6) = 3.88 X 100 = 3.88

Multiplicamos el resultado por la constante:

(9 X 109)(3.88)= 34.92 X 109 N

Ejemplo 2: Calcular la distancia entre las cargas, si sabemos que hay una fuerza de atracción de -25 X 105 N y las cargas son de 2mC y -4mC.

En este ejemplo, como conocemos los valores de F y de k, lo que debemos hacer primero es dividir F entre k, para saber cuánto es el valor de [(q1)(q2)]/d2:

-25 / 9 = -2.77 X 105-9=2.77 X 10-4

Ya sabemos que el valor de [(q1)(q2)]/d2 es 2.77 X 10-4

Ahora vamos a dividir este resultado entre el valor de las cargas.

(q1)(q2) = (2 X10-3)(-4 X 10-3) = -8 X 10-6

Ahora dividimos 2.77 X10-4 entre -8 X 10-6

2.77 X10-4 / -8 X 10-6 = 0.34625 X102 = 34.625

Recordemos que este resultado es d2, por lo que debemos calcular la raíz cuadrada para obtener la distancia en metros:

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Citado APA: (A. 2015,12. Ejemplo de Ejemplo de Ley de Coulumb. Revista Ejemplode.com. Obtenido 12, 2015, de http://www.ejemplode.com/37-fisica/4214-ejemplo_de_ejemplo_de_ley_de_coulumb.html)

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Autor: Redacción Ejemplode.com, año 2017

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