Ley de Coulomb
La Ley de Coulomb dice que "la fuerza electrostática entre dos cargas puntuales es proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa, y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario".
La Ley de Coulomb, que establece cómo es la fuerza entre dos cargas eléctricas puntuales, constituye el punto de partida de la Electrostática como ciencia cuantitativa.
Fue descubierta por Priestley en 1766, y redescubierta por Cavendish pocos años después, pero fue Coulomb en 1785 quien la sometió a ensayos experimentales directos.
Entendemos por
carga puntual una carga eléctrica localizada en un punto geométrico del espacio. Evidentemente, una carga puntual no existe, es una idealización, pero constituye una buena aproximación cuando estamos estudiando la
interacción entre cuerpos cargados eléctricamente cuyas dimensiones son muy pequeñas en comparación con la distancia que existen entre ellos.
La Ley de Coulomb dice que "la fuerza electrostática entre dos cargas puntuales es proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa, y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario".
Es importante hacer notar en relación a la ley de Coulomb los siguientes puntos:
a) cuando hablamos de la fuerza entre cargas eléctricas estamos siempre suponiendo que éstas se encuentran en reposo (de ahí la denominación de Electrostática);
Nótese que la fuerza eléctrica es una cantidad vectorial, posee magnitud, dirección y sentido.
b) las fuerzas electrostáticas cumplen la tercera ley de Newton (ley de acción y reacción); es decir, las fuerzas que dos cargas eléctricas puntuales ejercen entre sí son iguales en módulo y dirección, pero de sentido contrario:
Fq1 → q2 = −Fq2 → q1 ;
 |
| Representación gráfica de la Ley de Coulomb para dos cargas del mismo signo. |
En términos matemáticos, esta ley se refiere a la magnitud F de la fuerza que cada una de las dos cargas puntuales q1y q2 ejerce sobre la otra separadas por una distancia r y se expresa en forma de ecuación como:
k es una constante conocida como
constante Coulomb y las barras denotan
valor absoluto.
F es el vector Fuerza que sufren las cargas eléctricas. Puede ser de atracción o de repulsión, dependiendo del signo que aparezca (en función de que las cargas sean positivas o negativas).
- Si las cargas son de signo opuesto (+ y –), la fuerza "F" será negativa, lo que indica atracción
- Si las cargas son del mismo signo (– y – ó + y +), la fuerza "F" será positiva, lo que indica repulsión.
En el gráfico vemos que, independiente del signo que ellas posean, las fuerzas se ejercen siempre en la misma dirección (paralela a la línea que representa r), tienen siempre igual módulo o valor (q1 x q2 = q2 x q1) y siempre se ejercen en sentido contrario entre ellas.
Diferencia de potencial
La diferencia potencial (ddp) es el impulso que necesita una carga eléctrica para que pueda fluir por el conductor de un circuito eléctrico, esta corriente cesará cuando ambos puntos igualen su potencial eléctrico.
Si la energía (E) que el generador cede al circuito durante su funcionamiento es directamente proporcional a su dpp (V) y a lacarga, q (C), que pone en movimiento.
|
|
| Por lo tanto la d.d.p o diferencia de potencial es: |
|
|
|
Campo eléctrico
El campo eléctrico existe cuando existe una carga y representa el vínculo entre ésta y otra carga al momento de determinar la interacción entre ambas y las fuerzas ejercidas. Tiene carácter vectorial (campo vectorial) y se representa por medio de líneas de campo. Si la carga es positiva, el campo eléctrico es radial y saliente a dicha carga. Si es negativa es radial y entrante.
La unidad con la que se mide es:
La letra con la que se representa el campo eléctrico es la E.Al existir una carga sabemos que hay un campo eléctrico entrante o saliente de la misma, pero éste es comprobable únicamente al incluir una segunda carga (denominada carga de prueba) y medir la existencia de una fuerza sobre esta segunda carga.
Algunas características
- En el interior de un conductor el campo eléctrico es 0.- En un conductor con cargas eléctricas, las mismas se encuentran en la superficie.
Código de colores
El código de colores se utiliza en electrónica para indicar los valores de los componentes electrónicos. Es muy habitual en las resistores pero también se utiliza para otros componentes como condensadores, inductores, diodos y otros. Hay un código específico para identificar los pares de hilos de un cable, véase código de colores de 25 colores.
Código de colores (electrónica)
| H | F | Ω | Color | 1.ª cifra | 2.ª cifra | Mult. | Tolerancia | Coeficiente temp. (ppm/K) |
|---|
| 10µ | 10p | 10 | Negro | 0 | 0 | ×100 | – | 250 | U |
| 100µ | 100p | 100 | Marrón | 1 | 1 | ×101 | ±1% | F | 100 | S |
| 1m | 1n | 1k | Rojo | 2 | 2 | ×102 | ±2% | G | 50 | R |
| 10m | 10n | 10k | Naranja | 3 | 3 | ×103 | – | 15 | P |
| 100m | 100n | 100k | Amarillo | 4 | 4 | ×104 | – | 25 | Q |
| 1 | 1µ | 1M | Verde | 5 | 5 | ×105 | ±0.5% | D | 20 | Z |
| 10 | 10µ | 10M | Azul | 6 | 6 | ×106 | ±0.25% | C | 10 | Z |
| 100 | 100µ | 100M | Violeta | 7 | 7 | ×107 | ±0.1% | B | 5 | M |
| 1k | 1m | 1G | Gris | 8 | 8 | ×108 | ±0.05% | A | 1 | K |
| 10k | 10m | 10G | Blanco | 9 | 9 | ×109 | – | – |
| 1µ | 1p | 1 | Dorado | – | – | ×10-1 | ±5% | J | – |
| 1/10µ | 1/10p | 1/10 | Plata | – | – | ×10-2 | ±10% | K | – |
| - | - | - | Sin | – | – | – | ±20% | M | – |
|
Ley de Ohm
La
ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon
Ohm, es una ley de la
electricidad. Establece que la diferencia potencial
que aparece entre los extremos de un conductor determinado es proporcional a la intensidad de la
corriente
que circula por el citado conductor. Ohm completó la ley introduciendo la noción de resistencia eléctrica
; que es el factor de proporcionalidad que aparece en la relación entre
e
:
El ohmio (también ohm) es la unidad de medida de la resistencia que oponen los materiales al paso de la corriente eléctrica y se representa con el símbolo o letra griega Ω (omega).
El ohmio se define como la resistencia que ofrece al paso de la corriente eléctrica una columna de mercurio (Hg) de 106,3 cm de alto, con una sección transversal de 1 mm2, a una temperatura de 0º Celsius.
Esta ley relaciona los tres componentes que influyen en una corriente eléctrica, como son la intensidad (I), la diferencia de potencial o tensión (V) y la resistencia (R) que ofrecen los materiales o conductores.
La Ley de Ohm establece que "la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo", se puede expresar matemáticamente en la siguiente fórmula o ecuación:
- I = Intensidad en amperios (A)
- V = Diferencia de potencial en voltios (V)
- R = Resistencia en ohmios (Ω).
Léase: La intensidad (en amperios) de una corriente es igual a la tensión o diferencia de potencial (en voltios) dividido o partido por la resistencia (en ohmios).
De acuerdo con la “Ley de Ohm”, un ohmio (1 Ω) es el valor que posee una resistencia eléctrica cuando al conectarse a un circuito eléctrico de un voltio (1 V) de tensión provoca un flujo o intensidad de corriente de un amperio (1 A).
La resistencia eléctrica, por su parte, se identifica con el símbolo o letra (R) y la fórmula general (independientemente del tipo de material de que se trate) para despejar su valor (en su relación con la intensidad y la tensión) derivada de la fórmula general de la Ley de Ohm, es la siguiente:
