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Explicación de la ley de Coulomb La física es uno de los materiales importantes en la vida humana que se ha estudiado durante siglos en diferentes épocas, y uno de los capítulos más importantes estudiados por la física son las cargas eléctricas, que son la columna vertebral de la vida moderna que se utiliza actualmente y no podemos prescindir de él, y estas cargas eléctricas estudiadas no solo están relacionadas con la corriente eléctrica que pasa por los cables eléctricos y solo nos da luz, sino que el principio de las cargas eléctricas se relaciona con cada trabajo electrónico que usamos a diario, desde computadoras, dispositivos inteligentes. , utensilios de cocina digitales, lavadoras modernas, impresoras y otros, miles de ejemplos, y todo esto depende de las leyes de la física como la ley de Coulomb, y en En nuestro artículo de hoy en el sitio web de referencia, aprenderemos sobre el concepto de carga eléctrica, explique la ley de Coulomb y mencione ejemplos prácticos de la misma y todo lo relacionado con este tema.

concepto de carga electrica

La carga eléctrica se conoce científicamente como la propiedad física básica del material transportado por algunas partículas elementales que controla cómo las partículas son afectadas por el campo eléctrico o magnético. También con la carga eléctrica constante, y la definición de carga eléctrica se puede simplificar en una fórmula que la mente puede entender más fácilmente, decimos que la carga eléctrica es la cantidad de energía o electrones que se mueven de un cuerpo a otro a través de diferentes modos como conducción, inducción u otros métodos específicos.[1]

Investigación sobre física y su importancia en nuestras vidas

Tipos de carga eléctrica

La constante en física es el valor que no cambia, y entre las constantes en física está el tipo de cargas eléctricas que poseen las partículas de materia subatómica, que son:

  • La carga positiva que tienen los protones Cuando un objeto tiene una carga positiva, significa que tiene más protones que electrones.
  • La carga negativa que tienen los electrones Cuando un objeto tiene una carga negativa, significa que tiene más electrones que protones.
  • La carga neutra que tiene un valor de cero y está poseída por neutrones, cuando hay un número idéntico de cargas positivas y negativas, las cargas negativas y positivas se anulan entre sí y el objeto se vuelve neutral.

propiedades de la carga eléctrica

La carga eléctrica tiene tres propiedades básicas que mencionarás con un simple ejemplo ilustrativo para comprenderlas mejor, a saber:

  • La carga eléctrica es naturalmente aditiva: por ejemplo, si tenemos un sistema con dos cargas q1 y q2, entonces la carga total del sistema será la suma algebraica de q1 y q2 Vertederos de la suma b qn.
  • La carga eléctrica es una cantidad conservada: esto significa que la carga no se puede crear ni destruir, sino que solo se puede transferir de un cuerpo a otro mediante ciertos métodos como la conducción y la inducción, y como un ejemplo realista y simple que se puede probar en A casa, si frotamos un tubo de vidrio con un paño, la carga positiva se moverá hacia él, y si lo acercáramos a un pequeño trozo de papel, él lo atraería hacia él.
  • La carga eléctrica es cuantificable: esta propiedad fue probada por Faraday en sus experimentos publicados en 1912 d.C., donde dice que la unidad básica de carga es la carga que lleva el electrón o el protón, y esto indica el hecho de que la carga es una carga específica. cantidad y podemos expresarlo como múltiplos enteros de la carga básica unitaria.

Métodos de carga eléctrica

La carga es el proceso de suministrar al cuerpo una carga eléctrica o extraer la carga eléctrica de este cuerpo. Un cuerpo descargado se puede cargar de tres formas diferentes:

  • Carga por fricción: este proceso ocurre cuando dos cuerpos se frotan entre sí de modo que un cuerpo pierde sus electrones mientras que el otro cuerpo gana electrones, y el cuerpo que pierde electrones se carga positivamente y el cuerpo que gana electrones se vuelve negativo.
  • Carga por conducción: Se lleva a cabo acercando un cuerpo descargado a un cuerpo cargado, de manera que el conductor cargado contiene un número desigual de protones y electrones, y por lo tanto cuando un conductor descargado se acerca a él, vacía electrones para estabilizarse.
  • Carga por inducción o inducción: El proceso de cargar un conductor descargado acercándolo a un conductor cargado sin ningún contacto físico.

Explicación de la ley de Coulomb

La ley de Coulomb se define de manera simple como una descripción matemática de la fuerza eléctrica o la interacción electrostática entre objetos cargados.Entre dos cuerpos cargados eléctricamente, esta ley fue publicada y acompañada de una ecuación matemática que explica la fuerza que hace que los cuerpos se atraigan o se atraigan. repeler, y esta ley se conoce hoy como ley de Coulomb o ley del cuadrado inverso de Coulomb.[2]

Texto de la ley de Coulomb

Esta ley es similar a la ley de gravitación de Isaac Newton, y la ley de Coulomb establece, según el físico francés que la expresó, que la fuerza de atracción o repulsión que actúa sobre una línea recta entre dos cuerpos cargados es directamente proporcional al producto del producto de sus cargas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos, y esta interacción ocurre a través de El proceso de atracción y repulsión produce la fuerza eléctrica que conocemos.

Análisis de la ley de Coulomb

Según la ley de Coulomb, existen tres variables que afectan la fuerza eléctrica, que son las dos cargas y la distancia entre ellas, y este efecto se analiza de acuerdo a lo siguiente:

  • La dirección de la fuerza eléctrica depende de si los objetos cargados están cargados con una carga similar o con una carga opuesta, si las dos cargas son negativas o positivas, se repelen, mientras que si una es positiva y la otra negativa, se atraen.
  • La atracción o repulsión corre recta a lo largo de la línea que separa las dos cargas, lo que significa que las dos fuerzas no entran en contacto.
  • La magnitud de la fuerza varía inversamente según el cuadrado de la distancia entre las dos cargas, lo que significa que si la distancia entre las dos cargas se duplica, la propiedad de atracción o repulsión se debilitará y caerá a una cuarta parte del valor original, mientras que si las cargas se acercan 10 veces, la magnitud de la fuerza aumentará en un factor de 100.
  • La magnitud de la fuerza es proporcional al valor de cada una de las dos cargas, por lo que si hay dos cargas positivas, una de 0.1 culombio y la segunda de 0.2 culombio, repelerán una fuerza que depende del producto de la primera y segundas cargas, es decir 0,2 x 0,1, y por tanto, si ambas cargas se reducen a la mitad, a su vez, la repulsión se reducirá a una cuarta parte de su valor anterior.

¿Cuál es la constante de culombio?

La constante de Coulomb, o lo que físicamente se llama 1 responsable de Coulomb, es la carga que repele una carga igual del mismo signo con una fuerza de 10⁹ × 8,98 Newtons, cuando las cargas están a un metro de distancia en el vacío, una fuerza medida y fijada por el científico Coulomb, y la fuerza de Coulomb se define en Es la fuerza conservadora mutua e interna en la carga, y vale la pena señalar que la ley de Coulomb y la constante de Coulomb son válidas solo en el caso de cargas estáticas, es decir, la carga estática.

Fórmula matemática para la ley de Coulomb

La fórmula matemática de la ley de Coulomb o la ecuación de la ley de Coulomb, depende del texto de la ley en sí, que determina las variables y constantes en la ecuación, y su ecuación es f = k × (q1 × q2) / r², y el significado de estos símbolos según el texto de la ley es el siguiente:

  • Significado f: expresa la fuerza eléctrica intercambiada entre las dos cargas, medida en newtons.
  • Significado de k: Es la constante de Coulomb y su valor es 10⁹ × 9,0 Newtons.
  • Indicación de q1: la cantidad de la primera carga medida en culombios.
  • Indicación q2: La cantidad de la segunda carga medida en culombios.
  • Indicación de r²: el cuadrado de la distancia entre las dos cargas dividida en metros.

Límites de la ley de Coulomb

Los límites de la ley de Coulomb son los casos o condiciones en que se aplica esta ley, y si estos casos cambian, existen otras leyes físicas. En cuanto a estos límites, son:

  • La ley de Coulomb se aplica solo a cargas puntuales que están en reposo, es decir, en el caso de cargas estacionarias.
  • Esta ley solo se puede aplicar en los casos en que se cumpla con la ley del cuadrado inverso estipulada en esta ley y esto es un requisito previo.
  • Es difícil aplicar esta ley cuando los envíos son arbitrarios, debido a la imposibilidad de determinar la distancia entre envíos, y esta condición es muy clara en el texto de la ley.

Resolver problemas aritméticos usando la ley de Coulomb

Para aclarar la ley de una manera más práctica y aumentar la comprensión y aplicación de la ley de Coulomb, resolveremos algunos problemas bajo esta ley con una explicación de la solución. Las fórmulas generalmente aceptadas para convertir a culombios son:[3]

  • 1 culombio = 10⁶ microculombios.
  • 1 columna = 10⁹ nanocolumna.

El primer problema

Si asumimos que tenemos dos cargas puntuales, cada una con un costo de +1.00 culombio, y estas cargas están separadas por un metro, encuentre la magnitud de la fuerza eléctrica de la repulsión entre ellas.

Solución: Este problema es simple, no hay valores que necesiten ser convertidos e incluye todos los elementos requeridos por la solución dentro del marco de la ecuación establecida en la ley de Coulomb, que son las dos cargas y la distancia, y por lo tanto, los valores dados se pueden sustituir en la ecuación de la ley de Coulomb, f = k × (q1 × q2) / r², directamente para resolver el problema de la siguiente manera:

F = (9,0 × 10⁹) × (1,00) × (1,00) / (1m²)

F = 9,0 × 10⁹

El segundo problema

Dos globos se cargan con la misma cantidad y tipo de carga -6.25 nanocoulomb, luego se separan entre sí a una distancia de 61.7 cm, encuentra la magnitud de la fuerza eléctrica de la repulsión entre ellos.

Solución: Antes de resolver los números se deben convertir a sus unidades correctas, por ejemplo, se resta la carga en la unidad de nanocoulomb y se debe convertir a coulombs, así como la distancia se resta en centímetros y se debe convertir a metros según la siguiente:

  • q1 = q2 = -6,25 = -6,25 × 10⁹-
  • r = 61,7 ÷ 100 = 0,617 m

Luego, sustituimos los valores en la ecuación para derivar el resultado y usamos los pasos algebraicos apropiados para resolver la información desconocida o desconocida de acuerdo con lo siguiente:

  • F = (10⁹ × 9,0) × (6,25 × 10⁹ -) (6,25 × 10⁹ -) / 0,617 m².
  • F = 9,23 x 10⁹-

El tercer problema

Dos globos con cargas de + 3.37 ° C y -8.21 ° C se atraen entre sí por una fuerza de 0.0626 Newtons. Determine la distancia entre los globos.

Solución: Aquí el valor desconocido es la distancia, antes de entrar en la solución, las unidades deben ser convertidas de microcolumnas a culombios de acuerdo a lo siguiente:

  • q1 = 3.37 + = + 3.37 × 10⁶-
  • q2 = 8.21 – = – 8.21 × 10⁶-

A continuación, usamos el inverso de la ecuación de la ley de Coulomb para obtener la distancia. Si f = k × (q1 × q2) / r², entonces r² = k × q1 × q2 / f, entonces la solución de acuerdo con el inverso de la ecuación es:

  • r² = (9,0 × 10⁹) × (+ 3,37 × 10⁶-) × (-8,21 × 10⁶ -) / (0,0626).
  • r² = 3,98 م 2
  • r = 1,99 m

La tercera ley de Newton establece que toda fuerza

Aplicaciones de la ley de Coulomb

Las aplicaciones de la ley de Coulomb se encuentran entre las aplicaciones más comunes que usamos en nuestro día a día sin darnos cuenta, a continuación presentamos las aplicaciones más utilizadas en todos los lugares en los que nos encontramos.[4]

Disolver sustancias en agua.

El mayor ejemplo de ello es el cloruro de sodio o sal de mesa que usamos constantemente, ya que existe una interacción electrostática entre el soluto y el solvente. La sal es de naturaleza polar, por lo que es atraída por el agua y se disuelve fácilmente en ella. mientras que el aceite es de naturaleza no polar y, por lo tanto, no se mezcla con el agua.

Peine de pelo o globo

Este es un proceso habitual que se puede intentar en casa también de forma bastante sencilla, al peinarse el cabello, las cargas se depositan en los dientes del peine al frotar el cabello, y si acercamos el peine cargado a trozos de papel que se cargan con el lado opuesto o de naturaleza neutra, las hojas se sentirán atraídas por el peine, y lo mismo si frotamos un globo con pelo o un trozo de tela y lo acercamos a la pared, se sentirá atraído hacia él y se adherirá a él.

Pintura del coche

La pintura que se utiliza para la pintura de automóviles es una mezcla de poliéster y pigmentos, y cuando la pintura se coloca en la pistola, se carga positivamente con la ayuda de una bobina electromagnética, y la pieza que se está pintando se carga con un carga negativa por un cable llamado cable de conexión a tierra o de descarga Entre el cuerpo cargado positivamente y el cuerpo cargado negativamente, la pintura se deposita uniformemente sobre la superficie del cuerpo.

impresoras

Las impresoras constan de tres partes principales: una lámpara de hidrógeno, un tambor fotosensible hecho de selenio y un tambor de tóner. Elimina electrostáticamente el documento en su superficie para girar y entrar en contacto con el tóner cargado positivamente, y luego es atraído por las partes cargadas negativamente de la impresión, y aquí el cilindro transfiere la imagen al papel para completar el proceso de copia.

Ley de Coulomb pdf

La ley de Coulomb es una de las leyes más importantes que se relacionan con aplicaciones reales y prácticas relacionadas con las cosas que hacemos hoy, aunque esta ley se desarrolló en el tercer cuarto del siglo XVIII, y por su importancia, la presentamos a los lectores como un archivo pdf que se puede descargar “desde aquí”, para mantener una referencia a la que se puede hacer referencia fácilmente cuando sea necesario.

De esta manera llegamos al final de nuestro artículo, que se tituló Explicación de la Ley de Coulomb, mediante el cual nos familiarizamos con el concepto de carga eléctrica y todo lo relacionado con ella.

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