Ley de coulomb – wikipedia, la enciclopedia libre current electricity definition physics

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• La fuerza de interacción entre dos cargas q 1 {\displaystyle q_{1}\,\!} y q 2 {\displaystyle q_{2}\,\!} duplica su magnitud si alguna de las cargas dobla su valor, la triplica si alguna de las cargas aumenta su valor en un factor de tres, y así sucesivamente. Concluyó entonces que el valor de la fuerza era proporcional al producto de las cargas:

• Si la distancia entre las cargas es r {\displaystyle r\,\!} , al duplicarla, la fuerza de interacción disminuye en un factor de 4 (2²); al triplicarla, disminuye en un factor de 9 (3²) y al cuadriplicar r {\displaystyle r\,\!} , la fuerza entre cargas disminuye en un factor de 16 (4²). En consecuencia, la fuerza de interacción entre gas monkey monster truck driver dos cargas puntuales, es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia:

κ = 9 × 10 9 N ⋅ m 2 C 2 {\displaystyle \kappa =9\times 10^{9}{\frac {N\cdot m^{2}}{C^{2}}}} q 1 {\displaystyle q_{1}} y q 2 {\displaystyle q_{2}} son el valor de las cargas en Coulombs ( C) r {\displaystyle r} es la distancia que separa a las cargas en metros ( m) F {\displaystyle F} es la fuerza de atracción gas stoichiometry practice sheet o repulsión en Newtons ( N) (cargas del mismo signo se repelen, cargas de signo opuesto se atraen) Enunciado de la ley [ editar ]

donde u d {\displaystyle \mathbf {u} _{d}} es un vector unitario (que va de la carga 1 a la carga 2), siendo su dirección desde la cargas que produce la fuerza hacia la carga que la experimenta; r 12 {\displaystyle \mathbf {r} _{12}} es el vector de separación entre las cargas. Al aplicar esta fórmula en un ejercicio, se debe colocar el signo de las cargas q 1 {\displaystyle q_{1}} o q 2 {\displaystyle q_{2}} , según sean estas positivas o negativas.

A su vez la constante ε = ε r ε 0 {\displaystyle \varepsilon =\varepsilon _{r}\varepsilon _{0}\,\!} donde ε r {\displaystyle \varepsilon _{r}\,\!} es la permitividad relativa, ε r ≥ 1 {\displaystyle \varepsilon _{r}\geq 1\,\!} , y ε 0 = 8 , 85 × 10 − 12 {\displaystyle \varepsilon _{0}=8,85\times 10^{-12}\,\!} F/ m es la permitividad del vacío. Cuando el medio que rodea a las cargas no es el vacío hay que tener en cuenta la constante dieléctrica y la permitividad del material. La ecuación de la ley de Coulomb queda finalmente expresada de la siguiente manera:

La constante, si las unidades de las cargas se encuentran en Coulomb es la siguiente K = 9 ⋅ 10 9 N ⋅ m 2 / C 2 {\displaystyle \scriptstyle K=9\cdot 10^{9}\mathrm {N\cdot m^{2}/C^{2}} } y su resultado será en sistema MKS gas in dogs stomach ( N / C {\displaystyle \scriptstyle N/C} ). En cambio, si la unidad de las cargas están en UES (q), la constante se expresa de la siguiente forma K = d y n ⋅ c m 2 / u e s 2 ( q ) {\displaystyle \scriptstyle K=\mathrm {dyn\cdot cm^{2}/ues} ^{2}(q)} y su resultado estará en las unidades CGS ( D / U E S ( q ) {\displaystyle \scriptstyle D/UES(q)} ).

La ley de Coulomb establece que la presencia de una carga puntual general induce en todo el espacio la aparición de un campo de fuerzas que decae según la ley de la inversa del cuadrado. Para modelizar el campo debido a varias cargas eléctricas puntuales estáticas puede usarse el principio de superposición dada la aditividad de las fuerzas sobre una gas utility boston partícula. Sin embargo, matemáticamente el manejo de expresiones vectoriales de ese tipo puede llegar a ser complicado, por lo que frecuentemente resulta más sencillo definir un potencial eléctrico. Para ello a una carga puntual q 1 {\displaystyle \scriptstyle q_{1}} se le asigna una función escalar o potencial de Coulomb ϕ 1 {\displaystyle \scriptstyle \phi _{1}} tal que la fuerza dada por la ley de Coulomb sea expresable como:

r {\displaystyle \mathbf {r} } , es el vector posición genérico de un punto donde se pretende definir el potencial de Coulomb, y r q 1 {\displaystyle \mathbf {r} _{q_{1}}} , es el vector de posición de la carga eléctrica q 1 {\displaystyle q_{1}\,} cuyo campo pretende caracterizarse por medio del potencial. Limitaciones de la ley de Coulomb [ editar ]

Es posible verificar la ley de Coulomb mediante un experimento sencillo. Considérense dos pequeñas esferas electricity tower vector de masa m cargadas con cargas iguales, del mismo signo, y que cuelgan de dos hilos de longitud l, tal como se indica en la figura adjunta. Sobre cada esfera actúan tres fuerzas: el peso mg, la tensión de la cuerda T y la fuerza de repulsión eléctrica entre las bolitas F 1 {\displaystyle F_{1}\,\!} . En el equilibrio:

Siendo L 1 {\displaystyle L_{1}\,\!} la separación de equilibrio entre las esferas cargadas, la fuerza F 1 {\displaystyle F_{1}\,\!} de repulsión entre ellas, vale, de acuerdo con la ley de Coulomb F 1 = q 2 / ( 4 π ε 0 L 1 2 ) {\displaystyle \scriptstyle F_{1}=q^{2}/(4\pi \varepsilon _{0}L_{1}^{2})} y, por lo tanto, se cumple la siguiente grade 9 electricity formulas igualdad:

( 5) ( q 2 4 π ε 0 L 1 2 ) ( q 2 / 4 4 π ε 0 L 2 2 ) = m g tan ⁡ θ 1 m g tan ⁡ θ 2 ⟹ 4 ( L 2 L 1 ) 2 = tan ⁡ θ 1 tan ⁡ θ 2 {\displaystyle {\frac {\left({\cfrac {q^{2}}{4\pi \varepsilon _{0}L_{1}^{2}}}\right)}{\left({\cfrac {q^{2}/4}{4\pi \varepsilon _{0}L_{2}^{2}}}\right)}}={\frac {mg\tan \theta _{1}}{mg\tan \theta _{2}}}\Longrightarrow 4{\left({\frac {L_{2}}{L_{1}}}\right)}^{2}={\frac {\tan \theta _{1}}{\tan \theta _{2}}}}

Midiendo los ángulos θ 1 {\displaystyle \theta _{1}\,\!} y θ 2 {\displaystyle \theta _{2}\,\!} y las separaciones entre las cargas L 1 {\displaystyle L_{1}\,\!} y L 2 {\displaystyle L_{2}\,\!} es posible verificar que la igualdad se cumple dentro del error experimental. En la práctica, los ángulos pueden resultar difíciles de medir, así que si la longitud de los hilos que sostienen las esferas son lo suficientemente largos, los ángulos resultarán lo bastante pequeños como electricity production by source para hacer la siguiente aproximación:

L 1 2 l L 2 2 l ≈ 4 ( L 2 L 1 ) 2 ⟹ {\displaystyle {\frac {\frac {L_{1}}{2l}}{\frac {L_{2}}{2l}}}\approx 4{\left({\frac {L_{2}}{L_{1}}}\right)}^{2}\Longrightarrow \,\!} L 1 L 2 ≈ 4 ( L 2 L 1 ) 2 ⟹ L 1 L 2 ≈ 4 3 {\displaystyle {\frac {L_{1}}{L_{2}}}\approx 4{\left({\frac {L_{2}}{L_{1}}}\right)}^{2}\Longrightarrow {\frac {L_{1}}{L_{2}}}\approx {\sqrt[{3}]{4}}\,\!}

A pesar del sorprendente parecido en las expresiones de ambas leyes, se encuentran dos diferencias importantes. La primera es que, en el caso de la gravedad, no se han podido observar masas de diferente signo como sucede en el caso de las cargas eléctricas, y la fuerza entre las masas siempre es atractiva. La segunda tiene que ver con los órdenes de magnitud de la fuerza de gravedad y de la fuerza eléctrica. Para aclararlo se analizara cómo actúan ambas entre un protón y un electrón en el átomo de hidrógeno. La separación promedio entre el electrón y el protón es de 5,3·10 -11 m. La carga del electrón y la del protón electricity experiments for preschoolers valen e − = − 1 , 6 × 10 − 19 C {\displaystyle e^{-}=-1,6\times 10^{-19}C\,\!} y p + = 1 , 6 × 10 − 19 C {\displaystyle p^{+}=1,6\times 10^{-19}C\,\!} respectivamente y sus masas son m e − = 9 , 11 × 10 − 31 k g {\displaystyle m_{e^{-}}=9,11\times 10^{-31}kg\,\!} y m p + = 1 , 67 × 10 − 27 k g {\displaystyle m_{p^{+}}=1,67\times 10^{-27}kg\,\!} . Sustituyendo los datos:

F E = κ q 1 q 2 r 2 = 8 , 99 × 10 9 N m 2 C 2 | − 1 , 6 × 10 − 19 C | × | 1 , 6 × 10 − 19 C | 5 , 3 × 10 − 11 m 2 = 8 , 2 × 10 − 8 N {\displaystyle F_{E}=\kappa {\frac {q_{1}q_{2}}{r^{2}}}=8,99\times 10^{9}{\frac {Nm^{2}}{C^{2}}}{\frac {|-1,6\times gas and electric nyc 10^{-19}C|\times |1,6\times 10^{-19}C|}{5,3\times 10^{-11}m^{2}}}=8,2\times 10^{-8}N\,\!} F G = G m 1 m 2 r 2 = 6 , 67 × 10 − 11 N m 2 k g 2 9 , 11 × 10 − 31 k g × 1 , 67 × 10 − 27 k g 5 , 3 × 10 − 11 m 2 = 3 , 6 × 10 − 47 N {\displaystyle F_{G}=G{\frac {m_{1}m_{2}}{r^{2}}}=6,67\times 10^{-11}{\frac {Nm^{2}}{kg^{2}}}{\frac {9,11\times 10^{-31}kg\times 1,67\times 10^{-27}kg}{5,3\times 10^{-11}m^{2}}}=3,6\times 10^{-47}N\,\!}

Al comparar resultados se observa que la fuerza eléctrica es unos 39 órdenes de magnitud superior a la fuerza gravitacional. Lo que esto representa puede ser ilustrado mediante un ejemplo muy llamativo. 1 culombio equivale a la carga que pasa en 1 s por cualquier punto de un conductor por el que circula una corriente de intensidad 1 A constante. En viviendas con tensiones de 220 V rms, esto equivale a un segundo de una bombilla de 220 W (120 W para las instalaciones domésticas de 120 V rms).

o sea, 916 millones de kilopondios, o el peso de una masa de casi un millón de toneladas (un teragramo). Si tales cargas se pudieran concentrar de la forma indicada más arriba, se alejarían bajo la influencia de esta enorme fuerza. Si de esta hipotética disposición de cargas resultan fuerzas tan enormes, ¿por gas finder mn qué no se observan despliegues dramáticos debidos a las fuerzas eléctricas? La respuesta general es que en un punto dado de cualquier conductor, nunca hay demasiado alejamiento de la neutralidad eléctrica. La naturaleza nunca acumula un Coulomb de carga en un punto.