LEY
DE COULOMB
La ley de Coulomb puede expresarse como la magnitud de cada una de las
fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es
directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e
inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y tiene la
dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son
de igual signo, y de atracción si son de signo contrario.
La constante de proporcionalidad depende de la constante dieléctrica del
medio en el que se encuentran las cargas.
Desarrollo de la ley
Charles-Agustín de Coulomb desarrolló la balanza de torsión con
la que determinó las propiedades de la fuerza electrostática. Este instrumento consiste en una barra que cuelga de una fibra
capaz de torcerse. Si la barra gira, la fibra tiende a hacerla regresar
a su posición original, con lo que conociendo la fuerza de torsión que la fibra
ejerce sobre la barra, se puede determinar la fuerza ejercida en un punto de la barra. La ley de Coulomb también
conocida como
ley decargas tiene que ver con las cargas eléctricas de un material, es decir,
depende de si sus cargas son negativas o positivas.
En la barra de la balanza, Coulomb colocó una pequeña esfera
cargada y a continuación, a diferentes distancias, posicionó otra esfera
también cargada. Luego midió la fuerza entre ellas
observando el ángulo que giraba la barra.
Dichas mediciones permitieron determinar que
La fuerza de interacción entre dos cargas y duplica su
magnitud si alguna de las cargas dobla su valor, la triplica si alguna de las
cargas aumenta su valor en un factor de tres, y así sucesivamente. Concluyó
entonces que el valor de la fuerza era proporcional al producto de las cargas
y
En consecuencia:
Si la distancia entre las cargas es , al duplicarla, la fuerza de
interacción disminuye en un factor de 4 (2²); al triplicarla, disminuye en un
factor de 9 (3²) y al cuadriplicar , la fuerza entre cargas disminuye en
un factor de 16 (4²). En consecuencia, la fuerza de interacción entre dos
cargas puntuales, es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia:
Asociando ambas relaciones:
Finalmente, se introduce una constante de proporcionalidad para transformar la
relación anterior en una igualdad:
Enunciado de la ley
La ley de Coulomb es válida sólo en condiciones estacionarias, es decir, cuando
no hay movimiento de las cargas o, comoaproximación cuando el movimiento se
realiza a velocidades bajas y en trayectorias rectilíneas uniformes; Es por
ello que es llamada fuerza electrostática.
En términos matemáticos, la magnitud de la
fuerza que cada una de las dos cargas puntuales y ejerce
sobre la otra separadas por una distancia se expresa como:
Denominamos turbina a la máquina que se emplea para
transformar energía mecánica en energía eléctrica, aunque inicialmente esta
será desordenada, no comercial. Hay dos tipos fundamentales de turbinas
para aprovechar la energía hidráulica, turbina Pelton y Francis-Kaplan; la primera
se utiliza en el caso de saltos superiores a 200 metros y pequeños caudales,
normalmente para presas situadas en zonas de alta
montaña; las segundas son más indicadas en el caso de saltos menores.
Esta energía eléctrica se va a convertir en energía
eléctrica comercial utilizando primero un transistor y posteriormente un
alternador. La energíaeléctrica así obtenida está en alta tensión, varios miles
de voltios, y a frecuencia comercial, en España a 50 Hz. Los cables de alta
tensión van a trasladar a la energía eléctrica por el país llegando a nuestras
viviendas a tensión comercial, 230 V en corriente monofásica y 400 V en
trifásica. El cambio de alta a baja tensión se realiza
en transformadores.
Conducción del agua desde presa (Central hidráulica del Tambre, A Coruña
Para aprovechar la energía hidroeléctrica necesitamos agua estancada en un
embalse o presa situada a una altura por encima del
cauce habitual del
río; se llama salto de agua a la diferencia de altura entre el nivel superior e
inferior. La ventaja principal respecto a otras renovables es que el caudal de
agua puede ser controlado, de forma que en el momento de demanda eléctrica
dejaremos fluir el líquido generando energía; en el caso que no exista esta
demanda mantendremos cerradas las compuertas hasta que vuelva a existir
demanda; este es una ventaja respecto a la energía eólica ya que de momento en
ésta no se resuelve el problema del almacenamiento.
Aprovechamiento: La energía hidráulica, es la que se obtiene del aprovechamiento del
movimiento del
agua. En otras palabras, es la transformación de la energía potencial y
cinética de un curso de agua en energía eléctrica
disponible.
La energía hidroeléctrica, es una energía limpia, y autosuficiente, que además
se encuentra en un punto muy avanzado respecto al
desarrollo tecnológico.
Clasificacion en renovable o no renovable: Es un tipo
de energía verde cuando su impacto ambiental es mínimo y usa la fuerzahídrica sin
represarla, en caso contrario es considerada sólo una forma de energía renovable.
Ventajas y desventajas:
Ventajas
* La energía hidroeléctrica tiene una producción energética neta de moderada a elevada y costos de operación y mantenimiento bajos.
* La plantas hidroeléctricas rara vez necesitan ser cerradas y no producen
emisiones de dióxido de carbono ni contaminantes del aire atmosférico.
* Sus embalses tienen una vida útil, de dos a diez veces la vida de plantas
térmicas nucleares y de carbón.
* Las grandes presas ayudan también a controlar inundaciones y proporcionan un flujo regulado de agua de riego a áreas situadas
corriente debajo de la presa.
Desventajas
* Los costos de construcción para nuevos sistemas a gran escala son elevados.
* Los embalses de los sistemas a gran escala inundan extensas regiones,
destruyen hábitats de la vida silvestre, desplazan pobladores, disminuyen la
fertilización natural de los terrenos agrícolas situados agua abajo de la
presa.
* Al reducir el flujo de una corriente, las hidroeléctricas pequeñas alteran
las actividades recreativas y la vida acuática, perturban el entorno de los
ríos no navegables y destruyen los aguazales y terrenos pantanosos.
Impacto ambiental: Impactos en la etapa de construcción
Los impactos en la etapa de construcción son: la interrupción temporal del
transporte de sedimentos, los ruidos molestos, los impactos visuales, el polvo,
etc.
Además de estos, suceden impactos adicionales sobre el ambiente acuático, entre
ellos: el incremento del material sólido en suspensión en el cuerpo de agua.El
impacto más grave es ocasionado por la inundación de tierras, en caso de que
sean tierras fértiles, afecta a la actividad agricultura, también impacta sobre
la in
Dadas dos cargas puntuales y separadas una
distancia en el vacío, se atraen o repelen entre sí con
una fuerza cuya magnitud está dada por:
