Subsecciones

2 Ley de Coulomb

Cavendish y Coulomb demostraron experimentalmente las siguientes propidades de la interacción entre dos cargas puntuales q1 y q2 en reposo (por cargas puntuales nos referimos a pequeños cuerpos cargados y separados una distancia grande en comparación con sus dimensiones):

  1. La fuerza verifica el principio de acción y reacción (tercera ley de Newton) y, en consecuencia, la fuerza que ejerce q1 sobre q2 es igual y de signo contrario a la que ejerce q2 sobre q1 .
  2. La fuerza está dirigida a lo largo de la línea que las une. Es repulsiva si las cargas tienen el mismo signo y atractiva si las cargas tienen signos opuestos.
  3. La fuerza es directamente proporcional al producto de dichas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
Por lo tanto, la fuerza que ejerce una carga q1 sobre la carga q2 puede expresarse matemáticamente como

$\displaystyle \overrightarrow{F}_{{12}}^{}$ = - $\displaystyle \overrightarrow{F}_{{21}}^{}$ = K$\displaystyle {\frac{{q_{1}q_{2}}}{{r_{12}^{2}}}}$$\displaystyle \widehat{{\overrightarrow{r_{12}}}}$ (1)
donde $ \widehat{{\overrightarrow{r_{12}}}}$ = $ \overrightarrow{r_{12}}$/r12 , es el vector unidad que señala desde q1 a q2 .

K es la constante de Coulomb y depende de las unidades de medida. Su valor en el SI y en el vacío es1:

K $\displaystyle \approx$ 8.99x109Nm2/C2

La constante K también puede expresarse como:

K = $\displaystyle {\frac{{1}}{{4\pi\varepsilon_{0}}}}$

donde $ \varepsilon_{{0}}^{}$ es la constante dieléctrica del vacío (o permitividad del vacío).

Figura 1: Fuerzas de repulsión entre dos cargas eléctricas de mismo signo.
\includegraphics[%
width=0.50\textwidth,
keepaspectratio]{coulomb1.eps}

2.1 Efecto de los medios materiales

Si entre las cargas existe otro medio o sustancia, la fuerza electrostática se vuelve menor.

El cociente entre la fuerza en el vacío y la fuerza en otro medio se llama permitividad eléctrica relativa al vacío ( $ \varepsilon_{{r}}^{}$ ), o coeficiente dieléctrico de dicha sustancia.

2.2 Principio de superposición

La experiencia prueba que las fuerzas electrostáticas satisfacen el principio general de superposición:

La fuerza neta ejercida sobre una carga por un sistema de cargas se determina por la superposición de las fuerzas separadas ejercidas por cada carga del sistema.

Figura 2: Principio de superposición de las fuerzas eléctricas
\includegraphics[%
width=0.50\textwidth,
keepaspectratio]{superposicion.eps}


J.M. Asensi
2004-02-24