En el artículo sobre carga eléctrica Dan tipos de carga eléctrica Se explica que las cargas eléctricas iguales se repelen, mientras que las cargas eléctricas opuestas se atraen. En otras palabras, los objetos con carga positiva atraen a los objetos con carga negativa, los objetos con carga positiva se repelen entre sí, y los objetos con carga negativa se repelen entre sí. Este fenómeno demuestra la existencia de una fuerza eléctrica que actúa sobre los objetos con carga positiva y negativa. ¿Qué factores influyen en la magnitud de la fuerza eléctrica entre objetos con carga eléctrica?
El físico francés Charles Coulomb (1736-1806) realizó una serie de experimentos en la década de 1780 para investigar los factores que influyen en la magnitud de la fuerza eléctrica entre objetos cargados eléctricamente. El aparato utilizado por Coulomb era similar al que Cavendish empleó para investigar la constante gravitacional, denominado balanza de torsión. Coulomb investigó la fuerza eléctrica, por lo que utilizó dos esferas metálicas cargadas eléctricamente, mientras que Cavendish investigó la fuerza gravitacional, por lo que utilizó dos esferas de masa sin carga eléctrica.
Cómo funciona una báscula de torsión
El funcionamiento de una báscula de torsión está relacionado con el tema en cuestión. par o momento de fuerza en el capítulo dinámica rotacional.
El espacio en la balanza de torsión es vacío para evitar que la carga eléctrica de la bola sólida se transfiera al aire. La determinación de la cantidad de carga eléctrica en la bola sólida se realiza mediante el siguiente método. Inicialmente, la bola sólida A se carga eléctricamente por conducción o fricción. La bola sólida A, que ha sido cargada eléctricamente, se conecta a la bola sólida B, que aún es neutra, mediante un conductor eléctrico hasta que la carga eléctrica de la bola sólida A se divide equitativamente entre la de la bola sólida B. Si la cantidad de carga eléctrica de la bola sólida A es ½, entonces la cantidad de carga eléctrica de la bola sólida B también es ½. A continuación, las bolas sólidas B y C se conectan mediante un conductor eléctrico hasta que la carga eléctrica de la bola sólida B se divide equitativamente entre la de la bola sólida C. Si la cantidad de carga eléctrica de la bola sólida B es ¼, entonces la cantidad de carga eléctrica de la bola sólida C también es ¼. De esta manera se obtiene la cantidad y el tipo de carga eléctrica de las bolas sólidas 1 y 2.
Las esferas sólidas 1 y 2 están cargadas eléctricamente, de modo que se repelen si tienen la misma carga eléctrica y se atraen si tienen cargas eléctricas diferentes. La existencia de una fuerza de atracción o repulsión entre las dos esferas cargadas eléctricamente provoca que la esfera sólida 2 gire. Se mide el ángulo de giro de la esfera sólida 2 para determinar la fuerza eléctrica que actúa sobre ambas esferas.
Factores que influyen en la fuerza eléctrica
A partir de experimentos realizados con una balanza de torsión, Coulomb descubrió varias cosas.
– En este experimento, la distancia entre las dos bolas sólidas es siempre la misma. Cuando la cantidad de carga eléctrica en la bola sólida 1 es 1 y la cantidad de carga eléctrica en la bola sólida 2 es 1, entonces la fuerza eléctrica que actúa sobre ambas bolas sólidas es 1. Cuando la cantidad de carga eléctrica en la bola sólida 1 es 2 y la cantidad de carga eléctrica en la bola sólida 2 es 2, entonces la fuerza eléctrica que actúa sobre ambas bolas sólidas es 4. Coulomb concluyó que la magnitud de la fuerza eléctrica que actúa sobre ambas bolas sólidas es proporcional al producto de la cantidad de carga en ambas bolas sólidas (F ≈ q1 q2).
– En este experimento, la cantidad de carga en ambas bolas sólidas es siempre la misma. Si la distancia entre las dos bolas sólidas es 1, entonces la fuerza eléctrica que actúa sobre ambas bolas sólidas es 1. Si la distancia entre las dos bolas sólidas es 2, entonces la fuerza eléctrica que actúa sobre ambas bolas sólidas es ¼. Coulomb concluyó que la magnitud de la fuerza eléctrica que actúa sobre ambas bolas sólidas es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia (F ≈ 1 / r²).2)
Ley de Coulomb
La ley de Coulomb es una ley de la física que explica la relación entre la fuerza eléctrica, la carga eléctrica y la distancia entre cargas. Esta ley se formuló a partir de los experimentos de Coulomb, como se explicó en el artículo anterior.
Ley de Coulomb Establece que la magnitud de la fuerza ejercida por una partícula cargada eléctricamente sobre otra partícula cargada eléctricamente es directamente proporcional al producto de la suma de las cargas de ambas partículas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas. Esta fuerza actúa a lo largo de una línea recta que conecta las dos partículas. La fuerza eléctrica es repulsiva si las cargas eléctricas de ambas partículas son iguales y atractiva si son diferentes.
La ley de Coulomb se puede expresar mediante la siguiente ecuación matemática:
Descripción de la fórmula:
F12 = fuerza eléctrica entre la partícula 1 y la partícula 2
q1 = número de cargas de partículas 1
q2 = el número de cargas eléctricas de la partícula 2
r12 = distancia entre la partícula 1 y la partícula 2
(léase: épsilon cero) = 8,854 x 10-12 C2/Nuevo Méjico2
k = (constante de Coulomb) = 9 x 109 nm2/C2
F21 es la fuerza ejercida por la carga q2 a cargo q1, mientras que F12 es la fuerza ejercida por la carga q1 a cargo q2. F21 y F12 se repelen entre sí cuando la carga es q1 y q2 similares y se atraen entre sí cuando la carga es q1 y q2 no son del mismo tipo.
F21 y F12 Tienen el mismo valor, dirección opuesta y actúan sobre objetos diferentes, por lo tanto, estas dos fuerzas constituyen un par de fuerzas de acción y reacción.
