NM2 (4° medio) Física Electricidad y magnetismo Repulsión y atracción NM2 (4° medio) Física Electricidad y magnetismo

Introducción Antes de profundizar en torno al fenómeno de atracción y repulsión, haremos un poco de historia. El concepto utilizado para referirse a las cargas eléctricas es relativamente nuevo. Fue Alessandro Volta en 1793 quien lo introdujo por primera vez. Sin embargo, ya en Grecia se conocían las manifestaciones eléctricas del ámbar que consiste en su capacidad para atraer pequeños trozos de paja al frotarse. Alessandro Volta

Introducción El francés Charles du Fay, en 1733, se encontraba experimentando con electricidad estática y descubrió que dos bolas de corcho electrizadas respectivamente con varillas frotadas de vidrio y resina, se repelían. De lo anterior dedujo que habían dos fluidos eléctricos distintos, a los cuales llamó electricidad vítrea y electricidad resinosa.

Introducción La hipótesis elaborada por Du Fay fue rechazada por Franklin en 1752, argumentando que había un único fluido, que podía encontrarse en los cuerpos por exceso o por defecto, siendo la atracción resultado de poner en contacto el exceso con el defecto y la repulsión resultado de conectar exceso con exceso o defecto con defecto. Aun siendo falso el argumento, acertó al nombrarlas electricidad positiva y negativa. Benjamin Franklin

Introducción Lo que se conocía con cierta certeza eran las características de las cargas. Si tenemos dos cargas iguales, ya sea positivas o negativas, estas se repelen. Si tenemos dos cargas distintas, es decir una positiva y otra negativa, estas se atraen. + + - - - +

Introducción La carga eléctrica, es una característica de cualquier partícula que participa en la interacción electromagnética. La unidad de carga eléctrica en el Sistema Internacional de unidades es el culombio, C. Existen dos tipos de cargas: La carga positiva. La carga negativa.

Introducción Aun así, los científicos de la época (siglo XVIII) hablaban del concepto de cargas y señalaban que estas estaban relacionadas entre sí por una fuerza. Pero ningún científico halló la forma de relacionarlas matemáticamente. No fue hasta 1785 que un científico relacionó las cargas con la fuerza. Ese científico fue Charles Coulomb.

Charles Coulomb Físico e ingeniero militar francés, nació en Angulema, Francia, en 1736 y murió en París en 1806. Después de pasar nueve años en las Indias Occidentales como ingeniero militar, regresó a Francia con la salud maltrecha. Tras el estallido de la Revolución Francesa, se retiró a su pequeña propiedad en la localidad de Blois, donde se consagró a la investigación científica. En 1802 fue nombrado inspector de la enseñanza pública.

Charles Coulomb Influido por los trabajos del inglés Joseph Priestley sobre la repulsión entre cargas eléctricas del mismo signo, desarrolló un aparato de medición de las fuerzas eléctricas involucradas en la ley de Priestley, y publicó sus resultados entre 1785 y 1789. Ley de Priestley “La fuerza que se ejerce entre las cargas eléctricas varía inversamente proporcional a la distancia que la separan”.

Ley de Coulomb Mediante una balanza de torsión, Coulomb encontró que “la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas eléctricas puntuales es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.” Coulomb además expresó lo anterior de forma matemática.

F = K · Q1 · Q2 r² Ley de Coulomb La expresión matemática de lo anterior sería: En donde: K es una constante que depende del medio. En el sistema internacional el valor de K corresponde a 9 ·109 Nm2/C2. Q1 es la carga 1. Q2 es la carga 2. r es la distancia entre las cargas. F = K · Q1 · Q2 r²

Ejemplo 1 Determine la fuerza que existe entre dos cargas: Q1 = 2 · 10-4 C; Q2 = 4 · 10-6 C; r = 0,1 m. Aplicando la fórmula tenemos que: F = 9 ·109 · 2 · 10-4 · 4 · 10-6 0,1² F = 720 N

Ejemplo 2 Determine la fuerza que existe entre dos cargas: Q1 = 3 · 10-3 C; Q2 = 2 · 10-5 C; r = 10 m. Aplicando la fórmula tenemos que: F = 9 ·109 · 3 · 10-3 · 2 · 10-5 10² F = 5,4 N