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Charles Augustin de Coulomb
Charles Augustin de Coulomb
Nació en Francia el 14 de junio de 1736 . Fue un Físico francés. Su celebridad se basa sobre todo en que enunció la ley física que lleva su nombre (ley de Coulomb), que establece que la fuerza existente entre dos cargas eléctricas es proporcional al producto de las cargas eléctricas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Las fuerzas de Coulomb son unas de las más importantes que intervienen en las reacciones atómicas.
En 1784 estudió con mucho detalle las fuerzas de atracción de partículas cargadas y construyo un aparato de medición de las fuerzas eléctricas involucradas en la ley de Priestley, aparato al que se le llamo Balanza de Torsión.
Para la cual Coulomb utilizó hebras de diversos materiales para perfeccionar la balanza de torsión. Este instrumento consiste en una barra que cuelga de una fibra que es capaz de retorcerse. Si la barra gira, la fibra tiende a llevarla a su posición original. Si se conoce la fuerza de torsión que la fibra ejerce sobre la barra, se logra un método muy sensible para medir fuerzas.
Gracias a esta balanza, formuló la ley que lleva su nombre, que dice que dos cargas puntuales del mismo o distinto signo se repelen o se atraen con una fuerza directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
Publicó sus resultados entre 1785 y 1789. Los cuales sirvió de base para que, posteriormente, Simon-Denis Poisson elaborara la teoría matemática que explica las fuerzas de tipo magnético. También realizó investigaciones sobre las fuerzas de rozamiento, y sobre molinos de viento, así como acerca de la elasticidad de los metales y las fibras de seda. La unidad de carga eléctrica del Sistema Internacional lleva el nombre de culombio (simbolizado C) en honor de este ilustre físico.
Un culombio (C) es la cantidad de carga eléctrica que atraviesa cada segundo (s) la sección de un conductor por el que circula una corriente eléctrica de un amperio (A).
Coulomb descubrió que la fuerza eléctrica es proporcional a 1/r² . Es decir, cuando se duplica la distancia r, la fuerza disminuye a 1/4 de su valor inicial; cuando la distancia disminuye a la mitad, la fuerza incrementa cuatro veces su valor inicial.
La fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales también depende de la cantidad de carga en cada cuerpo, la que se denotará con q o Q. Para estudiar esta dependencia, Coulomb dividió una carga en dos partes iguales poniendo en contacto un conductor esférico con carga pequeño, con una esfera idéntica pero sin carga; por simetría, la carga se compartía por igual entre las dos esferas. Descubrió que las fuerzas que dos cargas puntuales q1 y q2 ejercían una sobre la otra eran proporcionales a cada carga, por lo que también eran proporcionales a su producto q1q2.
Enunciado de la Ley de Coulomb:
Enunciado de la Ley de Coulomb:
"La magnitud de la fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa."
En la ecuación se utiliza la notación de valor absoluto porque las cargas q1 y q2 pueden ser positivas o negativas; en tanto que la magnitud de la fuerza F siempre es positiva. Las direcciones de las fuerzas que las dos cargas ejercen sobre la otra siempre son a lo largo de la recta que las une.
Cuando las cargas q1 y q2 tienen el mismo signo, positivo o negativo, las fuerzas son de repulsión; cuando las cargas tienen signos opuestos, las fuerzas son de atracción. Las dos fuerzas obedecen la tercera ley de Newton; siempre tienen la misma magnitud y dirección opuesta, aun cuando las cargas no tengan igual magnitud.
Notación Vectorial
Notación Vectorial
Para que el resultado sea el vector de Fuerza Electrostática y no su módulo es necesario realizar una operación que dé como resultado un vector coherente con el fenómeno.
Para ello introducimos un versor (Vector unitario) en la dirección y sentido del vector posición.
Constante Eléctrica Fundamental
Constante Eléctrica Fundamental
El valor de la constante de proporcionalidad k en la ley de Coulomb depende del sistema de unidades que se emplee. En nuestro estudio de la electricidad y el magnetismo, tan sólo usaremos unidades del SI, las cuales incluyen las unidades como el volt, ampere, ohm y watt.
El valor de k se conoce con un número tan grande de cifras significativas porque se relaciona de cerca con la rapidez de la luz en el vacío.
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