Ley de Coulomb

Si la barra gira, la fibra tiende a hacerla regresar a su posición original, con lo que conociendo la fuerza de torsión que la fibra ejerce sobre la barra, se puede determinar la fuerza ejercida en un punto de la barra.En la barra de la balanza, Coulomb colocó una pequeña esfera cargada y a continuación, a diferentes distancias, posicionó otra esfera también cargada.Luego midió la fuerza entre ellas observando el ángulo que giraba la barra.Dichas mediciones permitieron determinar que: en consecuencia: Asociando ambas relaciones: Finalmente, se introduce una constante de proporcionalidad para transformar la relación anterior en una igualdad: donde para el sistema internacional de unidades equivale a[1]​:La ley de Coulomb es válida solo en condiciones estacionarias, es decir: En términos matemáticos, la magnituden el vacío, se atraen o repelen entre sí con una fuerza cuya magnitud está dada por:La ley de Coulomb se expresa mejor con magnitudes vectoriales:Al aplicar esta fórmula en un ejercicio, se debe colocar el signo de las cargasExperimentalmente se sabe que, si el exponente fuera de la formaLa constante, si las unidades de las cargas se encuentran en culombios es la siguientePara modelizar el campo debido a varias cargas eléctricas puntuales estáticas puede usarse el principio de superposición dada la adictividad de las fuerzas sobre una 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.se le asigna una función escalar o potencial de Coulombtal que la fuerza dada por la ley de Coulomb sea expresable como:Es posible verificar la ley de Coulomb mediante un experimento sencillo.Sobre cada esfera actúan tres fuerzas con un apoyo: el peso mg, la tensión de la cuerda T y la fuerza de repulsión eléctrica entre las bolitasAl descargar una de las esferas y ponerla, a continuación, en contacto con la esfera cargada, cada una de ellas adquiere una carga q/2, en el equilibrio su separación seráy la fuerza de repulsíón entre las mismas estará dada por:Por estar en equilibrio, tal como se dedujo más arriba: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 para hacer la siguiente aproximación:Con esta aproximación, la relación (5) se transforma en otra mucho más simple:De esta forma, la verificación se reduce a medir la separación entre cargas y comprobar que su cociente se aproxima al valor indicado.siendo: A pesar del sorprendente parecido en las expresiones de ambas leyes, se encuentran dos diferencias importantes.Para aclararlo se analizara cómo actúan ambas entre un protón y un electrón en el átomo de hidrógeno.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.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 qué no se observan despliegues dramáticos debidos a las fuerzas eléctricas?La naturaleza nunca acumula un culombio de carga en un punto.