Carga y fuerza eléctrica
El estudio de la electricidad y los efectos relacionados derivados de porciones de masa se remonta a la antigüedad, pero no es hasta el siglo XVIII cuando se estudia en profundidad gracias a Benjamin Franklin y Cavendish, que fueron los primeros en postular una ley para la fuerza eléctrica muy parecida a la de Newton con la fuerza gravitatoria. Sin embargo, la difusión de este pilar fundamental se le debe a Coulomb, nombre asignado posteriormente a la unidad de la carga.
CARGA ELÉCTRICA:
A través de experimentos se declararon las siguientes propiedades para las cargas eléctricas:
– Conservación de la carga: En un sistema aislado, la carga total se conserva.
– Tipos de carga: positiva o negativa, es decir, de atracción o de repulsión. Las cargas iguales tienden a repelerse mientras que las cargas contrarias se atraen.
– Cuantización de la carga: La carga se cuantifica en proporción a la cantidad de carga elemental que es el electrón de un átomo. En el Sistema Internacional un electrón posee qe=1,602·10-19C.
FUERZA ELÉCTRICA:
En 1785 Coulomb publicó sus experimentos utilizando una balanza de torsión sobre la influencia de una carga que sobre otra carga puntual en lo que se denominó: Ley de Coulomb.
, donde ur es el vector unitario en la dirección y sentido del vector r–r» y k es una constante cuyo valor es: k=8,988·109 Nm2C-2. Aunque normalmente j se expresa en función de otra constante, la permitividad eléctrica del vacío, ε0: k=1/4πε0, ε0=8,854·10-12 Fm-1.
Se ha calculado experimentalmente que esta ley se cumple para distancias de hasta 10-13metros, a partir de las cuales es necesario tomar en consideración efectos cuánticos.
Teniendo en cuenta que: ur= r-r» / |r-r»|, la ley de Coulomb puede escribirse como:
