Page 490 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

23.7 Ley de Coulomb 471

■►F F

kqq +-F
F

Figura 23.13 Ilustración de la ley de Coulomb.

de la fuerza se determina mediante las magnitudes de las cargas q y q' y por su separación r.
Partiendo de la ley de Coulomb, escribimos
qq
F cc

o bien

F = (23.1)

La constante de proporcionalidad k incluye las propiedades del medio que separa los cuerpos
cargados y tiene las dimensiones que dicta la ley de Coulomb.
En unidades del SI, el sistema práctico para el estudio de la electricidad, la unidad de
carga se expresa en coulombs (C). En este caso, la cantidad de carga no se define por medio
de la ley de Coulomb sino que se relaciona con el flujo de una carga a través de un conduc­
tor. Posteriormente veremos que esta velocidad de flujo se mide en amperes. Una definición
formal del coulomb es la siguiente:

Un coulomb es la carga transferida en un segundo a través de cualquier sección
transversal de un conductor, mediante una corriente constante de un ampere.
Puesto que la teoría sobre la corriente eléctrica no se incluye en este capítulo, será suficiente
comparar el coulomb con la carga de un electrón.
1 C = 6.25 X 101S electrones
Obviamente el coulomb es una unidad extremadamente grande desde el punto de vista de la
mayoría de los problemas en electrostática. La carga de un electrón expresada en coulombs es
e~ = -1.6 X 10"19C (23.2)
donde e~ es el símbolo para el electrón y el signo menos denota la naturaleza de la carga.
Una unidad más conveniente para la electrostática es el microcoulomb (¡jlC), definido por
1 ¡jlC = 1(T6 C (23.3)
Puesto que las unidades de fuerza, carga y distancia del SI no dependen de la ley de
Coulomb, la constante de proporcionalidad k debe determinarse experimentalmente. Un gran
número de experimentos han mostrado que cuando la fuerza está en newtons, la distancia en
metros y la carga en coulombs, la constante de proporcionalidad es, en forma aproximada,

k = 9 X 109 N • nr/C 2 (23.4)
Cuando se aplica la ley de Coulomb en unidades del SI, se debe sustituir este valor para k en
la ecuación (23.1):

(9 X 10 N • m /C ) qq'
F = (23.5)