Curso Física - Cesar Antonio Izquierdo Merlo - SEGUNDA LEY DE LA ELECTROSTATICA Y LA LEY DE COULOMB

2da Ley: (ley cuantitativa) "La fuerza de atraccion o repulsion que existe entre dos cuerpos cargados es directamente proporcional a la carga de cada cuerpo e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa" Las fuerzas eléctricas entre objetos cargados fueron medidas por Coulomb utilizando la balanza de torsión, diseñada por él. Por medio de este aparato, Coulomb confirmó que la fuerza eléctrica entre dos pequeñas esferas cargadas es proporcional al inverso del cuadrado de la distancia que las separa, es decir, F µ1/r². El principio de operación de la balanza de torsión es el mismo que el del aparato usado por Cavendish para medir la constate de gravitación, remplazando masas por esferas cargadas. La fuerza eléctrica entre las esferas cargadas produce una torsión en la fibra de suspensión. Como el momento de una fuerza de restitución de la fibra es proporcional al ángulo que describe al girar, una medida de este ángulo proporciona una medida cuantitativa de la fuerza eléctrica de atracción o repulsión. Si las esferas se cargan por frotamiento, la fuerza eléctrica entre las esferas es muy grande comparada con la atracción gravitacional; por lo que se desprecia la fuerza gravitacional. Por lo tanto, se concluye que la carga eléctrica tiene las importantes propiedades siguientes: 1. Existen dos clases de cargas en la naturaleza, con la propiedad de que cargas diferentes se atraen y cargas iguales se repelen. 2. La fuerza entre cargas varía con el inverso del cuadrado de la distancia que las separa. 3. La carga se conserva. 4. La carga está cuantizada. 1.4. Aislantes y conductores. Conductor: Es un material a través del cual se transfiere carga fácilmente. La mayoría de los metales son buenos conductores. Aislante: es un material que se resiste al flujo de la carga a través de él. Entres estos podemos mencionar: la ebonita, el plástico, la baquelita, el azufre, etc. Semiconductor: Es un material con capacidad intermedia para transportar carga. La facilida con la que un semiconductor transporta carga puede variar mucho a causa de la adición de impurezas o por un cambio de temperatura. Algunos ejemplos de este tipo de material son el silicio, el germanio y el arseniuro de galio. Ley de Coulomb En 1785, Charles Austin de Coulomb estableció la ley fundamental de la fuerza eléctrica entre dos partículas cargadas estacionarias. Los experimentos muestran que la fuerza eléctrica tiene las siguientes propiedades: La fuerza es inversamente proporcional al inverso del cuadrado de la distancia de separación r entre las dos partículas, medida a lo largo de la línea recta que las une. La fuerza es proporcional al producto de las cargas q1 y q2 de las dos partículas. La fuerza es atractiva si las cargas son de signos opuestos, y repulsiva si las cargas son del mismo signo. A partir de estas observaciones podemos expresar la fuerza eléctrica entre las dos cargas como: Ley de Coulomb de las fuerzas electrostáticas: F = k ( |q1|.|q2| )/r2 donde k es una constante conocida como constante de Coulomb o constante de proporcionalidad. En sus experimentos, Coulomb, pudo demostrar que el exponente de r era 2, con sólo un pequeño porcentaje de incertidumbre. Los experimentos modernos han demostrado que el exponente es 2 con un precisión de algunas partes en 100. La constante de coulomb k en el SI de unidades tiene un valor de: k = 8.9875 x 109 N.m2/C2 La ley de Newton predice la fuerza mutua que existe entre dos masas separadas por una distancia r; la ley de Coulomb trata con la fuerza electrostática. Al aplicar estas leyes se encuentra que es útil desarrollar ciertas propiedades del espacio que rodea a las masas o a las cargas.