Bueno, antes de entrar a hablar de ejercicios ley de coulomb, recordemos que hablar exclusivamente de la ley de coulomb explica el porqué de la atracción y repulsión de las cargas eléctricas, por eso te pido que leas con mucha atención y prestes atención si quieres ser bueno en esto.
No se complique más tarde, ya sea que necesite estudiarlo para aprobar un examen o simplemente para ampliar sus conocimientos de física.¿Quién es Charles Coulomb?Antes de hablar de sus leyes, hagamos una pequeña síntesis de quién fue el gran Coulomb. Charles Coulomb fue un científico francés que estudió la ley de atracción y repulsión de dos cargas eléctricas puntuales en reposo.
La Balanza de Torsión
El científico Charles Coulomb inventó la balanza de torsión en 1777, un invento muy innovador que calculaba la magnitud de la fuerza de atracción o repulsión mediante el fenómeno de torcer un alambre rígido de plata.A partir de ahí postuló que cuanto mayor es la distancia entre dos objetos cargados eléctricamente, menor es la magnitud de las fuerzas de atracción o repulsión.La ley de Coulomb nos dice lo siguiente:
La magnitud de la fuerza de atracción o repulsión que experimentan dos cargas eléctricas es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
Suena un poco confuso, ¿verdad? La cuestión es entenderlo, por ahora no te preocupes si no entiendes el enunciado, esto en términos matemáticos se expresa de la siguiente manera:
Donde:q1, q2 = Carga eléctrica (Coulombio)F = Fuerza (Newtons)d = Distancia (Metros)
Gráficamente lo podemos ver de la siguiente forma:
Esto quiere decir que podemos conocer la fuerza de atracción o repulsión de las cargas eléctricas, con respecto a la distancia que las separa, o la distancia que las separa. Es fácil de entender y, si prestas atención, es similar a la ley de la gravitación universal.
Entonces podemos concluir que:Las cargas del mismo signo se repelen.Las cargas de distinto signo se atraen.Veamos ahora el ejercicio completo de la ley de Coulomb.
Ahora veamos los ejercicios resueltos de la ley de coulomb.
Ejercicios Resueltos de la Ley de Coulomb
Problema 1.- Una carga de 3×10^-6 C se encuentra 2 m de una carga de -8×10^-6 C, ¿Cuál es la magnitud de la fuerza de atracción entre las cargas?
q1 = 3×10^-6 C
q2 = -8×10^-6 C
Solución: Para darle solución al ejercicio, debemos de obtener los datos para poder resolverlo de manera directa, puesto que tenemos todo lo que necesitamos.
q1 = 3*10-6 C
q2 = -8*10-6 C
ld= 2m
Aplicando la fórmula de la ley de coulomb:
Sustituimos:
Hemos multiplicado las cargas eléctricas, recordar que los exponentes se suman y hemos elevado al cuadrado la distancia que los separa, ahora seguimos con las operaciones.
Multiplicamos y obtenemos:
Vemos que hay un signo negativo, por ahora no nos sirve interpretar el signo, puesto que el problema nos pide la magnitud de la fuerza, esto quiere decir que tomaremos la fuerza como un valor absoluto, que vendría a ser nuestro resultado.
Problema 2.- Una carga de -6×10^-7 C ejerce una fuerza a otra carga de 0.237 N a una distancia de 3.5 metros, ¿cuál es el valor de la segunda carga?
q1 = -6×10^-7 C
q2 = ?
Solución: En este caso, tenemos una incógnita distinta que en el ejercicio uno, ya que ahora nos piden hallar el valor de la 2 carga, esto lo lograremos despejando en nuestra fórmula, sabiendo como datos lo siguiente:
q1 = -6×10^-7 C
F = 0.237 N
d = 3.5 m
q2 =
Despejaremos la primera fórmula para obtener q2
Sustituyendo nuestros datos podremos tener:
Por lo tanto q2 sería el valor de la segunda carga que nos pedían en el problema.
En el siguiente ejemplo, en este caso será la distancia nuestra incógnita.
Problema 3.- 2 cargas con 3.8×10^-6 C y 7.5×10^-6 C se atraen con una fuerza de 10N, ¿A qué distancia se encuentran separadas?
q1 = 3.8×10^-6 C
q2 = 7.5×10^-6 C
Solución: El problema no es difícil de resolver, ahora veamos los datos que tenemos:
q1 = 3.8×10^-6 C
q2 = 7.5×10^-6 C
d = ?
Ahora tendremos que despejar, nuevamente la fórmula de la ley de coulumb.
Ahora tenemos que sustituir nuestros datos
Por lo que nuestro resultado es de 0.16 metros de distancia entre las cargas, para un efecto de 10 Newtons.