Ley de Coulomb Sebastián Sánchez. Ley de Coulomb NM4 Física.

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1 Ley de Coulomb Sebastián Sánchez

2 Ley de Coulomb NM4 Física

3 Para familiarizarnos un poquito con la Ley de Coulomb, revisemos un ejemplo que vemos todos los días. Preguntémonos lo siguiente: ¿Qué interacción hay entre la Luna y nuestro planeta? Introducción

4 Ley de Coulomb NM4 Física La Tierra y la Luna se atraen mutuamente por una fuerza gravitacional (F g ). Introducción

5 Ley de Coulomb NM4 Física La expresión que las relaciona involucra: Las masas m 1 y m 2 de ambos cuerpos. La distancia r entre ellos. Y una constante G (Constante Universal Gravitacional). Introducción r m1m1 m2m2

6 Ley de Coulomb NM4 Física La expresión es la siguiente: Introducción r m1m1 m2m2 F g =G m 1 m 2 r2r2

7 Ley de Coulomb NM4 Física MASA: 9,1 × 10 -31 kg CARGA: −1,6 ×10−19 C ANTES DE EMPEZAR… MASA: 1,6726 × 10–27 kg CARGA: 1,6 ×10−19 C MASA:1,675 × 10–27 kg CARGA: 0 C

8 Ley de Coulomb NM4 Física EL COULUMB CARGA DE UN COULUMB Un coulumb (1C) 6,241 509 629 152 650×10 18 protones y menos un coulomb (-1C) a 6,241 509 629 152 650×10 18 electrones.

9 Ley de Coulomb NM4 Física Esta atracción ocurre entre cualquier cuerpo celeste y también con las estrellas. Algo semejante ocurre a nivel mucho más pequeño con las cargas eléctricas. Introducción

10 Ley de Coulomb NM4 Física Según esta ley, la fuerza con que se atraen dos cargas eléctricas, q y Q, es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Comenzar La ley de Coulomb A continuación veremos cómo influye la diatancia entre las cargas en el valor de la fuerza que actúa sobre ellas. La expresión matemática de esta ley es:

11 Ley de Coulomb NM4 Física La expresión para la fuerza de interacción entre dos cargas puntuales q 1 y q 2 (pequeñas en relación con la distancia que las separa), es muy semejante a la que vimos para la fuerza gravitacional entre la Luna y la Tierra. Esta expresión es la siguiente: Ley de Coulomb F e =k q 1 q 2 r2r2

12 Ley de Coulomb NM4 Física Es decir: La fuerza eléctrica es directamente proporcional al producto de las cargas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa a dichas cargas, dependiendo de una constante k según el medio en que estén presentes. En donde: q 1 y q 2 : son las cargas en Coulomb. r : es la distancia en metros. k : es una constante que depende del medio; en el vacío corresponde aproximadamente a 9 x 10 9 (N·m 2 )/C 2 F e : es la fuerza en Newton. Ley de Coulomb F e =k q 1 q 2 r2r2

13 Ley de Coulomb NM4 Física La siguiente imagen ilustra la definición de la ley de Coulomb. En el ejemplo tenemos dos cargas puntuales iguales a 1 Coulomb y separadas por 1 metro, en el vacío. Ley de Coulomb q1q1 q2q2 1 m 1C

14 Ley de Coulomb NM4 Física Respecto a la ley de Coulomb hay que considerar lo siguiente: Se aplica a cargas puntuales. La fuerza eléctrica es una magnitud vectorial, por lo tanto, hay que considerar suma de vectores. Si F e es > 0, hay repulsión; entonces q 1 y q 2 tienen la misma carga. Si F e es < 0, hay atracción; entonces q 1 y q 2 tienen distinta carga. Consideraciones:

15 Ley de Coulomb NM4 Física La ley de Coulomb Situamos dos cargas del mismo valor y del mismo signo a una determinada distancia. Llamamos F a la fuerza que actúa sobre las cargas en esta situación. Esta fuerza actúa en la dirección que une las cargas, pero como las cargas son del mismo signo, la fuerza actúa de modo que, cuando las dejamos libres, las dos cargas se alejan una de la otra: Liberar d FF

16 Ley de Coulomb NM4 Física La ley de Coulomb A continuación, acercamos las cargas a la mitad de la distancia anterior. Si llamamos F’ al valor de la fuerza en este caso, aplicando la ley de Coulomb comprobamos que la fuerza es 4 veces mayor: Liberar d/2 F’

17 Ley de Coulomb NM4 Física La ley de Coulomb 1.¿Cómo es la fuerza que actúa entre dos cargas de distinto signo, atractiva o repulsiva? Dibuja en tu cuaderno los ejemplos anteriores pero suponiendo que, en este caso, la carga de la derecha es negativa, y la de la izquierda, positiva. 2.Imagina dos cargas iguales situadas a un metro de distancia una de otra. Si las acercamos a una distancia de 20 cm, la fuerza ¿aumentará o disminuirá? ¿En qué proporción? 3.Si mantenemos la distancia entre las cargas del ejercicio anterior pero duplicamos el valor de la carga de una de ellas, ¿cómo variará la fuerza? Actividades

18 Ley de Coulomb NM4 Física https://phet.colorado.edu/sims/html/coulombs- law/latest/coulombs-law_es.html