Interacción entre cuerpos con carga eléctrica

Ley de Coulomb

Se puede encontrar un cambio del ambiente, o del espacio que rodea a cuerpos cargados eléctricamente, si se tiene un cuerpo aislado en el espacio, y este cuerpo es, por ejemplo, una esfera cargada eléctricamente, sin importar el origen de su carga, siendo ésta originada por frotamiento (carga estática) o por haberse conectado a otro cuerpo que transfirió parte de su carga a él. El campo eléctrico producido por una carga esférica, será homogéneo y se propagará por el espacio como una esfera. Si el cuerpo es de una forma carente de simetría, o sin una distribución de carga uniforme; el campo eléctrico producido en las cercanías del cuerpo no será uniforme. Sino que habrá lugares en la cercanía del cuerpo donde habrá mayor cantidad de líneas de campo.

Un cuerpo cargado alojará toda la carga sobre la superficie de su volumen.

Mediante la Ley de Coulomb se pone de manifiesto la existencia del campo eléctrico. Dicho campo se presenta de forma analítica de la siguiente manera.

Donde q es la carga, K una constante de proporcionalidad y r² es la distancia que separa la carga generadora del campo al punto donde se lo mide.

La relación que guarda el campo eléctrico al ser multiplicado por una carga de prueba q'con la Ley (fuerza) de Coulomb es:

Al desarrollar esta expresión, adquiere la forma con la que se conoce habitualmente.

La interacción de dos o más cuerpos cargados se puede explicar fácilmente con estas dos expresiones del campo eléctrico y la fuerza eléctrica. Se deben tener ciertos reparos a la hora de efectuar los cálculos.

• La carga de prueba denominada q' se toma siempre positiva, a menos que se indique lo contrario.
• Un cuerpo cargado será tratado como una carga puntual si el punto en estudio está lo suficientemente alejado de él.
• Si se tiene una configuración de varias cargas, o cuerpos cargados, los cálculos siempre se efectuarán individualmente para cada carga, en el caso del campo eléctrico, en un punto. O de a pares en el caso de la interacción de la fuerza eléctrica.
• En ambos casos se trata al resultado individual como vectores, y se llega al resultado final como la suma de todos los vectores. Recordemos que tanto el campo eléctrico como la ley de Coulomb representan entidades vectoriales.

Podemos ver una representación de estas magnitudes vectoriales en los gráficos siguientes:

Vemos lo antes mencionado, en el caso de más de una carga eléctrica; y cómo debemos sumar los campos para obtener el campo resultante.

Para el caso de la fuerza se tiene el siguiente gráfico:

Se puede apreciar también un sistema de referencia, así como las cargas interactuantes que producen fuerzas repulsivas al ser todas las cargas del mismo signo.

Cuando tenemos ambas cargas, q₁ y q₂, del mismo signo, el producto es positivo. Entonces la fuerza resulta positiva dado que la carga Q también es positiva; y como ésta es de carácter vectorial, implica que es una fuerza que trata de alejar una partícula de otra, tomando así un carácter repulsivo.