| Electromagnetismo |
| --- |
|  |
| * Electricidade
* Magnetismo
 |
| Electrostática |
| * Carga eléctrica
* Electricidade estática
* Campo eléctrico
* Condutor
* Illante
* Triboelectricidade
* Descarga electrostática
* Indución
* Lei de Coulomb
* Fuxo eléctrico
* Lei de Gauss
* Enerxía eléctrica
* Momento do dipolo eléctrico
* Polarización eléctrica
 |
| Magnetostática |
| * Lei de Ampère
* Campo magnético
* Magnetización
* Fluxo magnético
* Lei de Biot–Savart
* Momento do dipolo magnético
* Lei de Gauss para o magnetismo
 |
| Electrodinámica |
| * Forza de Lorentz
* Indución electromagnética
* Lei de Faraday
* Lei de Lenz
* Corrente de desprazamento
* Ecuacións de Maxwell
* Campo electromagnético
* Radiación electromagnética
* Tensor de Maxwell
* Vector de Poynting
* Potencial de Liénard–Wiechert
* Ecuacións de Jefimenko
* Corrente de Foucault
 |
| Circuíto eléctrico |
| * Corrente eléctrica
* Potential eléctrico
* Voltaxe
* Resistencia
* Lei de Ohm
* Circuíto en serie
* Circuíto paralelo
* Corrente continua
* Corrente alterna
* Forza electromotriz
* Capacitancia
* Indutancia
* Impedancia
 |
| 
Formulación covariante |
| * Tensor electromagnético
* Tensor de enerxía-impulso
* Cuadricorrente
* Cuadripotencial electromagnético
 |
| 
Científicos |
| * Ampère
* Coulomb
* Faraday
* Gauss
* Heaviside
* Henry
* Hertz
* Lorentz
* Maxwell
* Tesla
* Volta
* Weber
* Ørsted
 |
| * v
* c
* e
 |

Denomínase **interacción electrostática** ou **forza electrostática** á forza de atracción ou repulsión que se observa entre obxectos con carga eléctrica, debida á soa existencia destas cargas, dando orixe ao campo electrostático. As características cuantitativas deste fenómeno foron estudadas por Coulomb e Cavendish, dando orixe ao que se coñece como **Lei de Coulomb**.

A **lei de Coulomb** leva o seu nome en honor a Charles-Augustin de Coulomb, un dos seus descubridores e o primeiro en publicalo. Porén, Henry Cavendish obtivo a expresión correcta da lei, con maior precisión que Coulomb, aínda que isto non se soubo ata logo da súa morte.

Descubrimento do fenómeno
-------------------------

Balanza de torsión de Coulomb
Variación da Forza de Coulomb en función da distancia
Coulomb estudou en detalle as forzas de interacción entre partículas con carga eléctrica, facendo referencia a cargas puntuais (aquelas cargas cuxa magnitude é moi pequena respecto da distancia que os separa).

Este notorio físico francés efectuou medicións moi coidadosas das forzas existentes entre cargas puntuales utilizando unha balanza de torsión similar á usada por Cavendish para avaliar a lei da gravitación universal.

A balanza de torsión consiste nunha barra que colga dunha fibra. Esta fibra é capaz de torcerse, e se a barra vira a fibra tende a regresala á súa posición orixinal. Se se coñece a 
forza de torsión que a fibra exerce sobre a barra, lógrase un método sensible para medir forzas.

Na barra da balanza, Coulomb, colocou unha pequena esfera cargada e, a continuación, a diferentes distancias, situou outra esfera con carga de igual magnitude. Logo mediu a forza entre elas observando o ángulo que viraba a barra.

Devanditas medicións permitiron determinar que:

1) A forza de interacción entre dúas cargas {\displaystyle q\_{1}} e {\displaystyle q\_{2}} duplica a súa magnitude se algunha das cargas dobra o seu valor, triplícaa se algunha das cargas aumenta o seu valor nun factor de tres, e así sucesivamente. Concluíu entón que o valor da forza era proporcional ao produto das cargas:

{\displaystyle F\,\!} {\displaystyle \propto \,\!} {\displaystyle q\_{1}\,\!}     e     {\displaystyle F\,\!} {\displaystyle \propto \,\!} {\displaystyle q\_{2}\,\!}

en consecuencia:

{\displaystyle F\,\!} {\displaystyle \propto \,\!} {\displaystyle q\_{1}q\_{2}\,\!}

2) Se a distancia entre as cargas é r, ao duplicala, a forza de interacción diminúe nun factor de 4; ao triplicala, diminúe nun factor de 9 e ao cuadriplicar r, a forza entre cargas diminúe nun factor de 16. En consecuencia, a forza de interacción entre dúas cargas puntuais, é inversamente proporcional ao cadrado da distancia:

{\displaystyle F\,\!} {\displaystyle \propto \,\!} {\displaystyle 1 \over r^{2}}

Asociando as relacións obtidas en 1) e 2):

{\displaystyle F\,\!} {\displaystyle \propto \,\!} {\displaystyle q\_{1}q\_{2} \over r^{2}}

Finalmente, introdúcese unha constante de proporcionalidade para transformar a relación anterior nunha igualdade:

{\displaystyle F=\kappa {\frac {q\_{1}q\_{2}}{r^{2}}}}

Enunciado da lei
----------------

O enunciado que describe a **lei de Coulomb** é o seguinte:

*"A magnitude de cada unha das forzas eléctricas con que interactúan dúas cargas puntuales é directamente proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao cadrado da distancia que as separa."*
Esta lei é válida só en condicións estacionarias, é dicir, cando non hai movemento das cargas ou, como aproximación, o movemento realízase a velocidades baixas e traxectorias rectilíneas uniformes. 
Chámaselle á esta Forza Electrostática. A parte *Electro* provén de que se trata de forzas eléctricas e *estática* debido á ausencia de movemento das cargas.

En termos matemáticos, a magnitude F da forza que cada unha das dúas cargas puntuais {\displaystyle q\_{1}} e {\displaystyle q\_{2}} exerce sobre a outra separadas por unha distancia r expresase coma:

{\displaystyle F=\kappa {\frac {\left|q\_{1}\right|\left|q\_{2}\right|}{d^{2}}}}

*Dadas dúas cargas puntuais {\displaystyle q\_{1}} e {\displaystyle q\_{2}} separadas unha distancia r no baleiro, atraense ou repelense entre si cunha forza de magnitude dada por:*

{\displaystyle F=\kappa {\frac {q\_{1}q\_{2}}{d^{2}}}}

A lei de Coulomb expresada con magnitudes vectoriais é da seguinte forma:

{\displaystyle {\vec {F}}={\frac {1}{4\pi \varepsilon }}{\frac {q\_{1}q\_{2}}{d^{2}}}{\vec {u}}\_{d}={\frac {1}{4\pi \epsilon }}{\frac {q\_{1}q\_{2}}{|{\vec {d}}\_{2}-{\vec {d}}\_{1}|^{3}}}({\vec {d}}\_{2}-{\vec {d\_{1}}})}

onde {\displaystyle {\vec {u}}\_{d}} é un vector unitario que vai na dirección da recta que une as cargas, sendo o seu sentido dende a carga que produce a forza ata a carga que a experimenta.

Representación gráfica da Lei de Coulomb para dúas cargas do mesmo signo.

Constante de Coulomb
--------------------

A constante {\displaystyle \kappa \,\!} é a *Constante de Coulomb* e o seu valor para unidades SI é {\displaystyle {\frac {1}{4\pi \varepsilon }}} Nm²/C².

Á súa vez a constante {\displaystyle \varepsilon =\varepsilon \_{r}\varepsilon \_{0}} onde {\displaystyle \varepsilon \_{r}} é a permitividade relativa, {\displaystyle \varepsilon \_{r}>1}, e {\displaystyle \varepsilon \_{0}=8,85\times 10^{-12}} F/m é a permitividade do medio no baleiro.

Cando o medio que rodea ás cargas non é o baleiro hai que ter en conta a constante dieléctrica e a permitividade do material.

Algúns valores son:


| Material | {\displaystyle \varepsilon \_{r}} | {\displaystyle \varepsilon } (F/m) | {\displaystyle \kappa \,\!} (Nm²/C²) |
| --- | --- | --- | --- |
| Baleiro | 1 | 8,85·10−12 | 8,99·109 |
| Parafina | 2,1-2,2 | 1,90·10−11 | 4,16·109 |
| Mica | 6-7 | 5,76·10−11 | 1,38·109 |
| Papel parafinado | 2,2 | 1,95·10−11 | 4,09·109 |
| Polistireno | 1,05 | 9,30·10−12 | 8,56·109 |
| Baquelita | 3,8-5 | 3,90·10−11 | 2,04·109 |
| C-irbolito | 3-5 | 3,54·10−11 | 2,25·109 |
| Vidro orgánico | 3,2-3,6 | 3,01·10−11 | 2,64·109 |
| Vidro | 5,5-10 | 6,86·10−11 | 1,16·109 |
| Aire | 1,0006 | 8,86·10−12 | 8,98·109 |
| Mármore | 7,5-10 | 7,75·10−11 | 1,03·109 |
| Ebonita | 2,5-3 | 2,43·10−11 | 3,27·109 |
| Porcelana | 5,5-6,5 | 5,31·10−11 | 1,50·109 |
| Micalex | 7-9 | 7,08·10−11 | 1,12·109 |
| Micarta A e B | 7-8 | 6,64·10−11 | 1,20·109 |
| Batista vernizada | 3,5-5 | 3,76·10−11 | 2,11·109 |
| Goma en follas | 2,6-3,5 | 2,70·10−11 | 2,95·109 |
| Polistireno | 2,7 | 2,39·10−11 | 3,33·109 |

A ecuación da lei de Coulomb queda finalmente expresada da seguinte forma:


| {\displaystyle F=\kappa {\frac {q\_{1}q\_{2}}{r^{2}}}} |
| --- |


|  |  |
| --- | --- |
| Control de autoridades | 
* Wd: Q83152
* EBID: ID
* GEC: 0020415
* GND: 7595673-1
* JSTOR: coulombs-law
* MAG: 193874036
* PSH: 3356

 |