Ley de Coulomb y Campo Eléctrico: Fundamentos de la Interacción Electrostática

1. Ley de Coulomb de la interacción electrostática. Explica el significado de cada una de las magnitudes que intervienen en la expresión vectorial de la ley.

Podríamos definir la Ley de Coulomb de la siguiente manera: La fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas eléctricas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Esta fuerza actuará siempre en la dirección que une los centros de ambas cargas. El sentido vendrá dado por los signos de las cargas.

Como vemos en el dibujo, el campo siempre va de la carga positiva a la negativa (se atraen), pero en cambio, si las dos cargas son del mismo signo se repelen, por lo que los campos tendrán sentidos contrarios. El campo es una perturbación del espacio que nos indica la fuerza y dirección que actuaría sobre una carga unidad positiva.

La fórmula de la Ley de Coulomb es la siguiente:

Donde las magnitudes que intervienen son:

1. F: fuerza ejercida por Q₁ sobre Q₂, o viceversa. Se mide siempre en N.
2. K: constante de proporcionalidad cuyo valor depende del medio. En el vacío es de
3. Q_i: son las cargas con las que se está trabajando, el signo de éstas puede variar. Se mide en Culombios (C).
4. r: la distancia que existe entre las dos cargas. Se mide en m.
5. : es el vector unitario que nos indica la dirección determinada por la posición de las dos cargas. Su sentido siempre se aleja de las cargas positivas.

2. Define el concepto de campo eléctrico. ¿Qué ventajas presenta la introducción de esta magnitud?

Llamamos campo eléctrico a la perturbación que un cuerpo produce en el espacio que lo rodea por el hecho de tener carga eléctrica. Se dice que existe un campo eléctrico en una región del espacio si una carga eléctrica colocada en un punto de esa región experimenta una fuerza eléctrica. El campo se puede definir por un par de magnitudes: fuerza y energía potencial o campo y potencial. La ventaja de trabajar con campo y potencial es la de relativizarlo todo a la unidad de carga positiva, ya que el campo es la fuerza que actuaría sobre una unidad de carga positiva y el potencial es la energía potencial por unidad de carga positiva.

La acción a distancia implica, como su nombre indica, la interacción de una partícula sobre otra sin intervención directa del medio en el cual se encuentran. El campo nos da una idea de las interacciones que habría si colocásemos alguna carga.

La fuerza eléctrica no existirá hasta que no haya dos cargas, mientras que el campo existirá desde que haya una. Esta es otra de las ventajas de trabajar con el campo, representa mejor la realidad.