Tabla de contenido
La ley de la electricidad estática de Coulomb
Carlos Agustín de Coulomb descubierto ley de la electricidad estática en 1785 conocido como ley de CoulombHasta 1784 nadie conocía la unidad de carga eléctrica. Coulomb introdujo estas leyes después de realizar varios experimentos sobre la fuerza entre dos masas basadas en unidades de carga eléctrica. ley del cuadrado inversoLa ley de la electricidad estática de Coulomb se puede expresar como:
Primera ley
La primera ley de la electricidad de Coulomb establece que cargas iguales se repelen y cargas diferentes se atraen.
Segunda ley
La segunda ley de los estados electrostáticos establece que la fuerza ejercida entre dos pequeños cuerpos cargados (cargas puntuales) es directamente proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.
En otras palabras, la fuerza eléctrica de atracción o repulsión entre dos puntos cargados varía directamente como el producto de los puntos cargados e inversamente como el cuadrado de la distancia entre esos puntos cargados.
La ley de la electricidad estática de Coulomb se puede expresar matemáticamente de la siguiente manera:
dónde:
- F = fuerza
- Q1, Q2 = dos cuerpos o puntos cargados
- d = distancia entre dos cuerpos cargados
- K = Una constante que depende de la unidad de medida de F, Q1, Q2 y de las propiedades del medio aislante dieléctrico entre dos cuerpos cargados. La constante K también se representa con el símbolo λ (lambda).de Valor de la constante K = 1 / 4Piεoεr a ambos SI y sistema MKS.
Calculadora de la Fuerza según la Ley de Coulomb
Ley electrostática de Coulomb en el vacío y el espacio libre
Si el medio entre dos puntos cargados es el vacío o el espacio libre y las unidades de medida son el sistema MKS (la fuerza (F) es Newton, la distancia (d) es un metro, el cuerpo cargado (Q) es Coulomb), entonces la fuerza de Coulomb es Espacio libre (εo) los espacios se ven así:
dónde:
εo = permitividad absoluta en el espacio
Calculadora de la Ley Electroestática de Coulomb en el Vacío
Ley de Coulomb de la electricidad estática en un medio
Si el medio entre dos cuerpos cargados es un aislante o dieléctrico, la fuerza electrostática de atracción o repulsión entre ellos será menor que la fuerza electrostática en el espacio libre debido a la permitividad relativa (ε).r) del dieléctrico. Entonces la fuerza de Coulomb para tal medio es
dónde:
εr = constante dieléctrica del dieléctrico
Por otro lado, el valor de εo es 8.854×10-12 Valores de F/m y εr En el aire es 1.006. El valor de Q es1 y q2 está en Coulombs, la distancia está en metros, ε está en faradios/metro (F/m) y los valores de fuerza (F) están en Newtons. Por lo tanto, la ley de Coulomb se puede escribir como:
Es decir, sumamos un valor de K que es 1/4.PiεoεrPrimera y segunda ley.
Para aire:
εr = 1
εo = 8.854 x 10-12 F/m
q1 = Q2 = 1 culombio
d = 1 metro
F = 8,997 x 109 NORTE.
F=9×109 norte (aproximadamente)
Entonces, la ley de electricidad estática de Coulomb se puede escribir para aire, vacío y medio como:
Ley de Coulomb en el vacío
F=9×109 (Q1q2/Día2)
Ley de Coulomb en el Medio
F=9×109 (Q1q2/εr d2)
De acuerdo con la explicación anterior, una carga de culombio se puede definir como
Si una carga (cantidad de electricidad) se coloca en el aire contra otra carga uniforme o no uniforme a 1 metro de distancia, la fuerza de repulsión o atracción es 9 x 10.9 Newton entre ellos.
Ejemplo de la ley electrostática de Coulomb
ejemplo:
Calcular la fuerza electrostática repulsiva entre dos partículas alfa ‘α’ cuando se encuentran a una distancia de 10-13 metros uno del otro. La carga de una partícula alfa ‘α’ es 3,2 x 10-19 C. Si cada partícula tiene una masa de 6,68 x 10-27 kg, compare esta fuerza con la fuerza gravitacional entre ellos. tome la constante gravitacional igual a 6.67 x 10-11 Nuevo Méjico2 / kg2.
Resolución:
donde Q1 = Q2 = 3,2 x 10-19
re = 10-13 metros
poner un valor
= 9,2 x 10-2 NORTE.
La fuerza de atracción entre dos partículas está dada por
poner un valor
= 2.976 × 10-37 NORTE.
Como puede ver, esta fuerza es despreciable en comparación con la fuerza electrostática entre estos dos cuerpos.
Información útil:
- Permitividad (ε): La capacidad de un dieléctrico o aislante para concentrar el flujo eléctrico se denomina permitividad. También llamada constante dieléctrica, se representa con el símbolo épsilon.ε”.
ε = εo εr
Por ejemplo, la constante dieléctrica de la mica es 8.854 x10-12 ×5＝ 44,27×10-12 F/m (donde εo 8.854 x10 para mica-12 y εr es 5 )
- Permitividad absoluta (εo): La relación D/E del campo eléctrico en el vacío, expresada en faradios por metro (F/m), se denomina permitividad o constante espacial eléctrica del espacio libre. donde ‘E’ es la intensidad del campo eléctrico y ‘D’ es la densidad de flujo magnético resultante.
εo = DELAWARE = εentonces εr
- Permitividad relativa (εr): Es la relación entre la permitividad absoluta “ε” del material y la permitividad absoluta “ε”.o”.
εr = ε/εo
el valor de εr 1 en el espacio y el aire (1) es decir, εr = 1. La permitividad relativa es la relación entre la permitividad y la permitividad absoluta, por lo que no tiene unidades.
- La ley de Coulomb, o ley de la electricidad estática, relaciona la electricidad estática y los condensadores (carga electrostática).
- La ley de Coulomb o magnetismo se relaciona con el magnetismo y el electromagnetismo (es decir, inductores, bobinas, solenoides, etc.).
- La Ley de inducción electromagnética de Faraday relaciona la EMF de inducción estática y dinámica, el magnetismo y la generación de energía en alternadores.