Ley de Coulomb y Campo elctrico
Ley de Coulomb y Campo elctricoElectromagnetismoIng.
Mecatrnica
Equipo 2
Ley de CoulombEstablece cmo es la fuerza entre dos cargas
elctricas puntuales, constituye el punto de partida de la
Electrosttica como ciencia cuantitativa.Fue descubierta por
Priestley en 1766, y redescubierta por Cavendish pocos aos despus,
pero fue Coulomb en 1785 quien la someti a ensayos experimentales
directos.
Ley de CoulombQu es una carga puntual?: una carga elctrica
localizada en un punto geomtrico del espacio.
Una carga puntual no existe, es una idealizacin, pero constituye
una buena aproximacin cuando estamos estudiando lainteraccin entre
cuerpos cargados elctricamentecuyas dimensiones son muy pequeas en
comparacin con la distancia que existen entre ellos.Ley de
CoulombDice que "la fuerza electrosttica entre dos cargas puntuales
es proporcional al producto de las cargas e inversamente
proporcional al cuadrado de la distancia que las separa, y tiene la
direccin de la lnea que las une. La fuerza es de repulsin si las
cargas son de igual signo, y de atraccin si son de signo
contrario".Ley de CoulombEs importante hacer notar en relacin a la
ley de Coulomb los siguientes puntos:
a)Cuando hablamos de la fuerza entre cargas elctricas estamos
siempre suponiendo que stas se encuentran en reposo, la fuerza
elctrica es una cantidad vectorial, posee magnitud, direccin y
sentido.Ley de Coulombb)Las fuerzas electrostticas cumplen
latercera ley de Newton (ley de accin y reaccin); es decir, las
fuerzas quedos cargas elctricas puntualesejercen entre s soniguales
en mdulo y direccin, pero desentido contrario:Ley de
CoulombRepresentacin grfica de la ley de Coulomb para dos cargas
del mismo signo
Ley de CoulombEn trminos matemticos, esta ley se refiere a la
magnitud F de la fuerza que cada una de las dos cargas puntualesq1
yq2ejerce sobre la otra separadas por una distanciary seexpresa en
forma de ecuacin como:
Ley de CoulombKes una constante conocida comoconstante
Coulomb.Fes el vector Fuerza que sufren las cargas elctricas. Puede
ser de atraccin o de repulsin, dependiendo del signo que aparezca
(en funcin de que las cargas sean positivas o negativas).
Ley de CoulombSi las cargas son de signo opuesto (+ y ),
lafuerza"F" ser negativa, lo que indicaatraccinSi las cargas son
del mismo signo ( y + y +), lafuerza"F" ser positiva, lo que
indicarepulsin.
10Ley de CoulombEn el grfico vemos que, independiente del signo
que ellas posean, las fuerzas se ejercen siempre en la misma
direccin (paralela a la lnea que representa r).
Campo elctricoLa presencia de carga elctrica en una regin del
espacio modifica las caractersticas de dicho espacio dando lugar a
un campo elctrico.Se describe como uncampo vectorialen el cual
unacarga elctricapuntual de valorsufre los efectos de
unafuerzaelctricadada por la siguiente ecuacin:
Campo elctricoLos campos elctricos pueden tener su origen tanto
encargas elctricascomo encampos magnticosvariables.
La unidad del campo elctrico en
elSIesNewtonporCulombio(N/C),Voltiopor metro (V/m)
Campo elctricoPartiendo de laley de Coulombque expresa que la
fuerza entre dos cargas en reposo relativo depende del cuadrado de
la distancia, matemticamente es igual a:
Campo elctricoDonde: es la permisividad elctrica del vaco,
constante definida en elsistema internacional.q1, q2son las cargas
que interactan. es la distancia entre ambas cargas.r12 es el vector
de posicin relativa de la carga 2 respecto a la carga 1.^res
elunitarioen la direccinr
Campo elctricoLneas de campo:Un campo elctrico esttico puede ser
representado geomtricamente con lneas tales que en cada punto el
campo vectorial sea tangentea dichas lneas, a estas lneas se las
conoce como "lneas de campo".
Campo elctricoMatemticamente las lneas de campo son lascurvas
integrales del campo vectorial. Las lneas de campo se utilizan para
crear una representacin grfica del campo, y pueden ser tantas como
sea necesario visualizar.Campo elctricoEnerga del campo elctrico:Un
campo en general almacenaenergay en el caso de cargas aceleradas
puede transmitir tambin energa (principio aprovechado en antenas de
telecomunicaciones). La densidad volumtrica de energa de un campo
elctrico est dada por la expresin siguiente
Campo elctricoPor lo que la energa total en un volumenVest dada
por:
Donde dV es el diferencial de volumen.
