Fuerza de Coulomb

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Fuerza de Coulomb, también llamada fuerza electrostática o interacción de Coulomb, atracción o repulsión de partículas u objetos debido a su carga eléctrica. Una de las fuerzas físicas básicas, la fuerza eléctrica lleva el nombre de un físico francés, Charles-Augustin de Coulomb, que en 1785 publicó los resultados de una investigación experimental sobre la descripción cuantitativa correcta de esta fuerza.

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Dos cargas eléctricas iguales, ambas positivas o ambas negativas, se repelen a lo largo de una línea recta entre sus centros. Dos cargas diferentes, una positiva y otra negativa, se atraen a lo largo de una línea recta que une sus centros. La fuerza eléctrica actúa entre las cargas hasta distancias de al menos 10-16 metros, es decir, aproximadamente una décima parte del diámetro de los núcleos atómicos. Debido a su carga positiva, los protones de los núcleos se repelen entre sí, pero los núcleos se mantienen unidos debido a otra fuerza física básica, la interacción fuerte, o fuerza nuclear, que es más fuerte que la fuerza eléctrica. Los cuerpos astronómicos masivos, pero eléctricamente neutros, como los planetas y las estrellas, están unidos en los sistemas solares y las galaxias por otra fuerza física básica, la gravitación, que aunque es mucho más débil que la fuerza eléctrica, siempre es atractiva y es la fuerza dominante a grandes distancias. A distancias entre estos extremos, incluyendo las distancias de la vida cotidiana, la única fuerza física significativa es la fuerza eléctrica en sus muchas variedades junto con la fuerza magnética relacionada.

La magnitud de la fuerza eléctrica F es directamente proporcional a la cantidad de una carga eléctrica, q1, multiplicada por la otra, q2, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia r entre sus centros. Expresada en forma de ecuación, esta relación, llamada ley de Coulomb, puede escribirse incluyendo el factor de proporcionalidad k como F = kq1q2/r2. En el sistema de unidades centímetro-gramo-segundo, el factor de proporcionalidad k en el vacío se establece igual a 1 y la carga eléctrica unitaria se define por la ley de Coulomb. Si se produce una fuerza eléctrica de una unidad (una dina) entre dos cargas eléctricas iguales separadas por un centímetro en el vacío, la cantidad de cada carga es una unidad electrostática, esu, o statcoulomb. En los sistemas del metro-kilogramo-segundo y del SI, la unidad de fuerza (newton), la unidad de carga (culombio) y la unidad de distancia (metro) se definen independientemente de la ley de Coulomb, por lo que el factor de proporcionalidad k está obligado a tomar un valor coherente con estas definiciones, es decir, k en el vacío es igual a 8,98 × 109 newton metro cuadrado por culombio cuadrado. Esta elección del valor de k permite que las unidades eléctricas prácticas, como el amperio y el voltio, se incluyan con las unidades mecánicas comunes, como el metro y el kilogramo, en el mismo sistema.

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