Lectura 20: Carga elemental y ley de Coulomb

En la actividad anterior vimos que la carga eléctrica es una propiedad que tienen los cuerpos electrizados, que puede ser positiva o negativa según el exceso o escasez de electrones y que puede dar origen a fuerzas de atracción o repulsión según el signo delas cargas que interactúan.

En 1785, el físico francés Charles Coulomb hizo cuidadosos experimentos para calcular la fuerza de atracción y repulsión entre dos cuerpos cargados y encontró que dicha fuerza es proporcional a la carga de los cuerpos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Esta fuerza (f) se puede expresar mediante la fórmula Donde Q y q son las cargas de los cuerpos, K es la constante de proporcionalidad equivalente a 9×10⁹ unidades internacionales y r es la distancia entre las cargas. Al enunciado anterior se le conoce como ley de Coulomb. Y la unidad de carga eléctrica tiene este nombre y se representa con C (mayúscula)

Recuerde que:	En el sistema internacional, la fuerza se mide en Newton, la carga eléctrica en coulombios, y la distancia en metros

Entre 1906 y 1911, se hicieron esfuerzos por determinar las características de los electrones, en especial su carga eléctrica. Millikan, determinó que la carga de un electrón es −1.67×10^-19C. A esta cifra se le conoce como carga elemental. De aquí se puede determinar que 1 Coulomb equivale a 6.25×10¹⁸ cargas elementales.

Cálculos sencillos: De la fórmula de fuerza se pueden deducir fórmulas para calcular las cargas y la distancia entre ellas:

	Aplicando esta fórmula, puede calcular la fuerza entre las cargas
	Utilice esta fórmula cuando le pidan calcular una de las cargas
	Es ta fórmula le permite calcular la distancia entre las cargas

Ejemplo: Dos esferas con cargas puntuales de 5.5C y −2.5C, se encuentran separadas 0.35m. ¿Cual es la magnitud de la fuerza entre ellas? ¿La fuerza es repulsiva o atractiva? Dibuje el esquema de la situación.
Solución:

F = ?
Q = 5.5C
q = -2.5C
k = 9×10⁹
r = 0.35m

Como las cargas son de diferente signo, la fuerza es atractiva (observe el signo negativo en el resultado)

Taller de lectura 20

1. ¿Qué es la carga eléctrica?
2. ¿Qué signos puede tener las cargas?
3. ¿A qué da origen la interacción entre cargas eléctricas?
4. Enuncie la ley de Coulomb y escriba la fórmula que la representa
5. ¿Cuál es el valor de la constante de proporcionalidad (k)?
6. ¿Cuál es la carga eléctrica de un electrón?
7. ¿Cuál es y a que corresponde la carga elemental?
8. ¿En qué unidades se mide: la fuerza, las cargas y la distancia entre las cargas?
9. ¿a cuántas cargas elementales equivale un Coulomb?
10. Copie la tabla con las fórmulas que se derivan de la ley de Coulomb
11. Copie el ejemplo con el procedimiento y el esquema
12. Realice los siguientes ejercicios y diga si la fuerza es repulsiva o atractiva y dibuje los esquemas
    1. Dos cargas puntuales de 1.35C y 5.32C se hallan separadas 0.20m. ¿Cuál es la fuerza entre ellas?
    2. Dos cargas puntuales de -0.95C y 4.5C están separadas 0.75m. Halle la fuerza entre ellas.
    3. Entre dos cargas existe una fuerza de 2.3×10¹⁵N. si están separadas 0.9m y una de las cargas es de 2.6C. ¿Cuál es el valor de la otra carga?
    4. Una carga de -1.2C se halla separada de otra 1.2m. Si la fuerza entre ellas es de 4×10¹²N, ¿Cuál es el valor de la otra carga?
    5. Entre dos cargas, una de 5C y otra de -4.25C, existe una fuerza de -6.25×10¹²N. ¿Cuál es la distancia que las separa?