La mayor aportación de Coulomb a la ciencia fue gracias a un
invento que él mismo ideó: la balanza de torsión. Consistente en un soporte
suspendido a un hilo con un micrómetro de torsión, la balanza de torsión
permite hacer mediciones cuantitativas de las fuerzas de atracción o repulsión
de diferentes objetos.
Años más tardes, Charles de Coulomb desarrollaría una balanza
de torsión específica para estudiar las cargas eléctricas, lo que le permitió
investigar la naturaleza de las fuerzas electrostáticas y medir con exactitud
la fuerza entre las cargas eléctricas.
“La fuerza eléctrica de atracción o repulsión entre
dos cargas puntuales q1 y q2, es directamente proporcional al producto de las
cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia r que las separa”.
Su representación matemática es:
F= k q1 q2
r 2
F: fuerza eléctrica
(newton, N)
K: constante de
proporcionalidad
Q1 y q2:
carga eléctrica (coulomb, C)
R: distancia entre
las cargas en metro (metro, m)
|
La unidad de medida en SI para
la carga eléctrica es en coulomb y se representa con una “C”.
Y sus equivalencias son las
siguientes:
Cabe mencionar que la expresión
de esta ley solo es válida cuando las cargas eléctricas están en el vacío. Si estas
se encuentran en un medio o una sustancia aislante, la fuerza sufre una disminución,
la cual variara de acuerdo al medio en el que se encuentre. La relación que
existe entre la estancia en el vacío y en un medio o sustancia se le llama Permitividad
relativa lo cual se expresa matemáticamente:
Ɛr = F /
F’
Ɛr’
= Permitividad relativa del medio.
F
= Magnitud de la fuerza eléctrica entre las cargas en el vacío.
F'
= Magnitud de la fuerza eléctrica entre las cargas colocadas en un medio o
sustancia.
|
Medio Aislador
|
Permitividad Relativa
Ɛr
|
Vacío
|
1.0000
|
Aire
|
1.0005
|
Gasolina
|
2.35
|
Aceite
|
2.8
|
Vidrio
|
4.7
|
Mica
|
5.6
|
Glicerina
|
45.0
|
Agua
|
80.5
|
Ejercicio resuelto:
1. 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.
Al ser de signo positivo la respuesta obtenida nos
está indicando que la fuerza es de repulsión. La fuerza de repulsión tiene un
módulo de 9 N y gráficamente:
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