La electricidad y el magnetismo se unen para formar el electromagnetismo. En esta experiencia de aprendizaje conocerás la ley de Coulomb, que explica la atracción entre dos cargas, y la de Ohm, que permite analizar las resistencias necesarias para un circuito en serie, paralelo o mixto.
Estas leyes resultan indispensables en varios ámbitos de la vida diaria, por ejemplo, en el ramo de la construcción, ya que gracias a ellas se organiza la toma de corriente necesaria en toda edificación. Además, en un contexto inmediato, permiten entender por qué no se deben tocar los cables de alta tensión.
Equilibrio térmico y cálculo de capacidad calorífica o calor específico
La electrostática es la disciplina científica encargada de estudiar el comportamiento de las cargas en reposo (Pérez, 2021): si cuenta con un exceso de electrones es negativa; de lo contrario, es positiva. Recuerda que las cargas similares se repelen entre sí, mientras que las contrarias se atraen.
La carga eléctrica se refiere a cómo están cargados los materiales y se rige por la misma regla de repulsión y atracción (Pérez, 2021).
La ley de Coulomb enuncia que dos cargas pueden experimentar una fuerza, ya sea de atracción o repulsión entre ellas, la cual será directamente proporcional a la multiplicación de la magnitud de las cargas, junto con una constante conocida como constante de Coulomb, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa (Pérez, 2021). Este razonamiento se expresa en la siguiente fórmula:
Donde:
Tabla 1. Descripción de la fórmula de la ley de Coulomb.
Recuerda que:
= 1.6 X 10 -19 coulomb.El coulomb puede definirse como la carga transferida en un segundo a través de un cuerpo conductor, con un ampere como valor de corriente constante.
Los pasos para resolver un problema son los siguientes:
Figura 1. Ejemplo de ley de Coulomb.
Tabla 2. Ejercicio de la ley de Coulomb.
La ley de Ohm estudia la relación entre el voltaje eléctrico (también denominado diferencia de potencial), la corriente que pasa por un cuerpo conductor y la resistencia al tránsito de electrones (Pérez, 2021). En este caso, la diferencia de potencial resulta proporcional al producto de la corriente multiplicada por una constante de resistencia:
Donde:
Tabla 3. Descripción de la ley de Ohm.
Recuerda que, para un voltaje constante, cuanto mayor es la resistencia menor es la corriente y viceversa.
Existen tres tipos de circuitos: serie, paralelo y mixto.
Pantalla 1. Tipos de circuitos.
Esta pantalla se obtuvo directamente del software que se está explicando en la computadora, para fines educativos.
Ahora, completa los valores del siguiente cuadro utilizando las fórmulas de los circuitos en serie. Toma en cuenta los siguientes valores de resistencias y el voltaje del circuito:
Tabla 4. Ejercicio de circuito en serie.
Las fórmulas de los circuitos en serie se expresan así:
Por consiguiente, la resistencia total del circuito se calcula de esta manera:
, es decir, la ley de Ohm, aunque también se puede utilizar la siguiente fórmula: 
.
Recuerda que, en circuitos en serie, la corriente es igual en todos sus elementos; por esta razón, puedes verificar el valor del voltaje en cada componente gracias a la ley de Ohm:
Para asegurarte de que los voltajes calculados son correctos, recuerda que el voltaje total (VT) es igual a la suma de los voltajes de cada elemento perteneciente al circuito:
Si sustituyes los valores obtendrás:
Las fórmulas de un circuito en paralelo, mientras tanto, cambian un poco respecto a las anteriores; por ejemplo, en este caso el voltaje es constante, es decir, 
La resistencia total se calcula con la fórmula 
Finalmente, cada corriente se obtiene con la ley de Ohm: 
.
Si deseas comprobar los resultados, recuerda que 
.
El campo eléctrico se conforma de fuerzas de acción a distancia, como la gravitacional; por ejemplo, nuestro corazón genera un campo eléctrico que puede monitorearse por medio de un electrocardiograma (Pérez, 2021). Su fórmula es la siguiente:
Donde:
Esta fórmula se utiliza cuando te indican una distancia.
Tabla 5. Elementos de la fórmula del campo eléctrico.
Cuando la carga es negativa, se dirige hacia adentro de sí misma; cuando es positiva, hacia afuera.
Tabla 6. Ejemplo de campo eléctrico.
La ley de Ohm está presente en más aspectos de tu vida diaria de los que puedes imaginar; por ejemplo, cuando el refrigerador se conecta al voltaje, una corriente circula a través de él y, por esta razón, se necesita realizar y diseñar instalaciones eléctricas.
Por otra parte, la ley de Coulomb se encuentra en la atracción entre imanes o en la electricidad que pasa por tu cuerpo. Esta se denomina fuerza electrostática porque se valida cuando no hay movimiento o a velocidades muy bajas.
Finalmente, el campo eléctrico forma parte de pantallas de TV, ordenadores y celulares; por ejemplo, si dejas un celular al lado de un radio se escuchará ruido porque dicho campo interfiere en la señal.
Asegúrate de:
Pérez, H. (2021). Física 2. México: Patria.
