Imagen: La ley de Coulomb (F=kqq/r²), que lleva el nombre de Charles-Augustin de Coulomb, es una ecuación que representa la fuerza eléctrica de atracción o repulsión (F) de dos cargas puntuales (q).
La ecuación de Coulomb es una de las leyes fundamentales de la electrostática que describe la interacción eléctrica entre cargas eléctricas. Esta ecuación lleva el nombre del físico francés Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806), quien la formuló en el siglo XVIII.
La ecuación de Coulomb se expresa matemáticamente de la siguiente manera: F = k q₁ q₂ / r²
- F es la fuerza electrostática entre dos cargas eléctricas puntuales q₁ y q₂.
- k es la constante de Coulomb (8,9875×109 N m2/C2), que depende del sistema de unidades utilizado y de la permitividad del vacío. (capacidad de un espacio vacío de polarizarse en respuesta a un campo eléctrico aplicado).
- r es la distancia entre las dos cargas.
La fuerza electrostática actúa sobre cargas eléctricas positivas y negativas, y puede ser atractiva (entre cargas opuestas) o repulsiva (entre cargas del mismo signo).
Esta fuerza está descrita por la ley de Coulomb. La carga eléctrica se expresa en culombios (C) en el sistema internacional de unidades (SI). Los electrones llevan una carga elemental negativa de aproximadamente -1,602 x 10-19 C, mientras que los protones llevan una carga positiva igual en valor absoluto.
La fuerza electrostática disminuye con el cuadrado de la distancia entre cargas. Esto significa que cuanto más separadas estén las cargas, más rápido disminuirá la fuerza. Por el contrario, cuanto más cercanas están las cargas, más aumenta la fuerza. Esto explica la repulsión entre protones que son partículas cargadas positivamente. Según la ley de Coulomb, la fuerza electrostática entre dos protones es directamente proporcional al producto de sus cargas positivas (q1 y q2) e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa (r2). Como esta distancia (r) es muy pequeña, del orden de un femtómetro (1 femtómetro = 1×10-15 m), la fuerza electrostática es enorme.
La ecuación de Coulomb es válida para cargas inmóviles en el contexto de la electricidad estática. Si las cargas se están moviendo, habría que tener en cuenta los efectos de la relatividad especial (magnetismo) y utilizar las ecuaciones de electromagnetismo de Maxwell.
La fuerza electrostática es una fuerza fundamental de la naturaleza y es responsable de muchos fenómenos eléctricos observados en la vida cotidiana.
La electricidad estática es un fenómeno eléctrico que ocurre cuando se acumulan cargas eléctricas estacionarias en la superficie de un objeto aislante. Las cargas eléctricas se forman cuando los objetos se frotan entre sí, creando chispas o sensaciones de descarga eléctrica.
El rayo es un fenómeno natural eléctrico muy potente que se produce cuando se produce una descarga eléctrica entre las nubes cargadas de electricidad estática y el suelo o entre las propias nubes.
Las auroras boreales y australes son espectaculares exhibiciones de luz en las regiones polares causadas por partículas cargadas del viento solar que chocan con partículas cargadas de la atmósfera terrestre.
Los fuegos de San Telmo son fenómenos luminosos que a veces ocurren en objetos afilados, como mástiles de barcos o las copas de los árboles durante las tormentas eléctricas. Son causados por la acumulación de cargas eléctricas en el aire alrededor de estos objetos.
Los relámpagos en bola son esferas de luz eléctrica flotantes que pueden aparecer durante las tormentas eléctricas y moverse de forma errática.
La electricidad estática atmosférica también es responsable de la presencia de una capa de iones en la ionosfera terrestre, que juega un papel importante en las comunicaciones por radio y en los fenómenos de refracción de ondas electromagnéticas.
Teoría del muro de Planck