Carga eléctrica y campo electrostático

7. Balanza de Torsión - Ley de Coulomb

La balanza de torsión fue creada por Charles Coulomb en 1777, con el fin de medir la fuerza electrostática entre dos cargas. El dispositivo consiste en dos bolas de metal sujetas por los dos extremos de una barra suspendida por un cable o filamento. En la imagen se ven las partes que la forman:

Para medir la fuerza electrostática se acerca una tercera bola cargada a una cierta distancia. Las bolas se atraerán o se repelerán, haciendo que la barra rote un cierto ángulo, así se puede determinar la fuerza medida en Newtons que se necesita para torsionar la balanza un ángulo conocido. Con la balanza de torsión Coulomb logró medir la fuerza de atracción o repulsión que se ejercen cuerpos cargados, llegando en 1785 a la relación matemática conocida como Ley de Coulomb, la que plantea que la fuerza de interacción eléctrica entre dos cargas es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

Si se considera el sistema formado por dos cargas eléctricas en reposo, separadas una distancia d, como muestra la figura:

La representación de la fuerza de interacción entre ellas es:

La fuerza de interacción se determina con la siguiente ecuación, conocida como Ley de Coulomb:

Siendo:

• es la fuerza de atracción entre las cargas eléctricas
  
• |q₁| y |q₂| es el valor absoluto de las cargas.
• d₁₂ es la distancia que separa dichas cargas.
• K es la constante de Coulomb, esta constante de proporcionalidad depende de la constante dieléctrica y de la permitividad del material que rodea a las cargas. Cuando las cargas se encuentran en el vacío el valor de K = 9,0 x 10⁹ N.m²/C²