Unidad de Aprendizaje N° : 1
 

Objetivo:

  Determinar mediante la ecuación de la Ley de Coulomb, la magnitud y sentido de la fuerza que actúa entre dos cargas puntuales o, sobre una carga determinada en una configuración de tres cargas ubicadas en forma colineal.

Esta ley estableció nuevos principios eléctricos. La ley se formuló tras efectuar algunos experimentos donde se demostró que esta ley postula que la fuerza eléctrica entre dos partículas cargadas estacionarias es:

• Inversamente proporcional al cuadrado aplicado a la separación d entre las partículas y está dirigida a lo largo en la línea que las une.  
• Proporcional al producto en las cargas q1 y q2.
• Atractiva si las cargas tienen signo opuesto y repulsiva si las cargas tienen igual signo.

Esta ley también se expresa en forma de ecuación como:

     En el sistema de unidades MKS (metro, kilogramo, segundo) o Sistema Internacional, SI, la unidad de carga se define de forma independiente a la Ley de Coulomb, y se llama coulomb, denotada por la letra

C. Sin entrar en discusión de cómo esta unidad es definida en términos de la unidad fundamental de corriente eléctrica, indicaremos que la carga elemental “e”, que es la magnitud de la cantidad de carga eléctrica que tiene cualquier electrón o protón, equivale a:

electrones o protones 

 La elección de unidad de carga en forma independiente a la Ley de Coulomb hace que la constante ya no sea necesariamente uno. El valor experimental de la constante K que se ha obtenido cuando las carga se encuentran en el “vacío”, es:

 K=9x10^9   (Nmt^2)/C^2 

Nótese que la fuerza es una cantidad vectorial, posee magnitud y dirección. Esta ley expresada en forma vectorial para la fuerza eléctrica F12 ejercida por una carga q1 sobre una segunda carga q2 es (se usa negrita para notar valores vectoriales):

La notación F21 significa la Fuerza que ejerce la carga 2 sobre la carga 1 y F12 significa la Fuerza  que ejerce la carga 1 sobre la carga 2.

 

En la resolución de estos problemas debe tener presente que el tipo de carga se tiene debido a que cargas iguales se repelen y distintas se atraen, signo negativo de las cargas solo sirve para dar dirección de la fuerza eléctrica, en los cálculos solo se considera el modulo es decir numero positivo.

 

Cargas iguales se repelen

Cargas distintas se atraen.

Problema 1.- Entre 2 cargas negativas separadas 15 cm. se produce una fuerza de repulsión de 12,8 N; si la primera carga tiene un valor de 8 mc , ¿qué valor tendrá la segunda carga?

Nota: uc significa milicoulomb y tiene un valor de 1x10^-6C, por lo tanto se multiplican las carga por ese valor para transformarla de milicoulomd a coulomb:

la cargaQ1 8uc se multiplica por  1x10^-6C y queda 8x10^-6C

Solución: La carga eléctrica se determina a partir de la ley de coulomb

De esta ecuación despejamos la segunda carga.

Remplazando valores tenemos que:

= 4* 10^-6 Coulomb

Problemas planteados

Trabajo N°1

Criterios:

• Buena redacción, estructura adecuada y limpieza. 3PTOS
• Puntualidad. 2PTOS
• Secuencia lógica  y dominio de la información. 15ptos, cada problema 3ptos

Problema 1.- Una carga de 3x10^-6C  se encuentra 2 m de una carga de -8x10^-6C, ¿Cuál es la

 magnitud de la fuerza de atracción entre las cargas?

Problema 3.- Dos cargas con2.8x10^-6C y 7.5x10^-6C respectivamente se atraen con una fuerza de 10N, ¿A qué distancia se encuentran separadas? 

 

Problema 4.- Calcular la magnitud de la fuerza eléctrica entre dos cargas cuyos valores son:

Nota: un Micro coulomb es igual a 1x10^-3C, por lo tanto se multiplican las carga por ese valor , para trasformar la cargas de microcoulomb a coulomb ejemplo