Ley de gravitación universal
Las leyes universales no se demuestran sino que se comprueban. La ley de gravitación universal expresa que entre dos masas existe una fuerza de atracción cuya magnitud está dada por la ley de Newton que establece que la interacción gravitatoria entre dos cuerpos corresponde a una fuerza central de atracción proporcional a las masas de los dos cuerpos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos.
El valor de k en el sistema SI es K= 6.673 × 10-11 Nm2Kg-2
Campo gravitatorio
La ley anterior se visualiza fácilmente dejando caer un objeto, el cual aparentemente es atraído por la masa de la tierra. En realidad tanto la masa del objeto como la de la tierra se desplazan pero el desplazamiento siempre es mucho más pequeño en la masa más grande.
Por tal razón se considera sin cometer error que la masa de mayor tamaño permanece fija y solo se desplaza la masa mas pequeña. En virtud a esto podemos decir que la masa de mayor tamaño ejerce una fuerza de atracción sobre la masa de menor tamaño. Podemos considerar que la masa de mayor tamaño modifica las características gravitatorias de las masas que la rodean y esta es la que ejerce la fuerza de gravitación sobre la masa más pequeña. A esto se lo denomina campo gravitatorio y de esta forma nos independizamos de la masa de mayor tamaño y será el campo gravitatorio el que genere la fuerza de atracción sobre la masa más pequeña.
Carga eléctrica
Se comprueba experimentalmente que en algunos casos la fuerza que se ejerce entre dos masas tiene un valor mayor y otras veces menor que el dado por la expresión de Newton. Esto nos dice que estamos en presencia de otro tipo de fuerzas, las cuales experimentalmente demuestran su origen eléctrico.
Se denomina carga eléctrica a la característica de un cuerpo a partícula que hace que el mismo pueda ser afectado por fuerzas de origen eléctrico.
La carga eléctrica no puede ser visualizada directamente sino que podemos únicamente observar sus efectos. Un cuerpo puede acumular carga eléctrica por medio del suministro de algún tipo de energía como ser eléctrica, frotamiento, química, etc.
Si bien las masas son neutras, no ocurre lo mismo con las cargas eléctricas puesto que las mismas poseen polaridad. Esto significa que habrá cargas eléctricas positivas y cargas eléctricas negativas.
La unidad de carga eléctrica se denomina coulomb o culombio y la partícula mas pequeña que posee carga eléctrica es el electrón, el cual tiene una carga e = 1,601 10-19 coulomb.
Experimentalmente se comprueba que la fuerza eléctrica puede ser de atracción o repulsión. Cargas eléctricas de distinto signo se atraen y cargas eléctricas de igual signo se repelen. En ambos casos la fuerza de atracción o repulsión esta dada por la ley de Coulomb cuya forma es similar a la de la ley de Newton
Campo eléctrico
Si tenemos dos cuerpos de masa despreciable (para no tener en cuenta la fuerza gravitatoria) cargados eléctricamente, entre los mismos existirá una fuerza de atracción o repulsión dada por la ley de Coulomb. Si bien ambos cuerpos cargados se deslazarán el desplazamiento será más notable en el cuerpo con menor carga ecléctica, por lo tanto, al igual que con las fuerzas gravitatorias, podemos decir que el cuerpo de mayor carga eléctrica permanece quieto y solo se desplaza el cuerpo de menor carga eléctrica.
El análisis es similar al realizado con las fuerzas gravitatorias y de acuerdo a ello podemos concluir en resultados semejantes.
Es decir la carga de mayor tamaño modifica las características eléctricas del espacio que la rodea y a dicha modificación se la denomina campo eléctrico. En estas condiciones será el campo eléctrico el que ejerza la fuerza sobre la carga eléctrica más pequeña. Podemos decir que existe un campo eléctrico en un espacio si colocando en dicho espacio una carga eléctrica, se ejercen sobre la misma fuerzas de origen eléctrico.
El campo eléctrico es una magnitud vectorial que tiene la dirección y sentido de la fuerza que se ejerce sobre una carga eléctrica positiva colocada sobre la acción del mismo.
Campo electromagnético
Se comprueba experimentalmente que a causa de la circulación de una corriente eléctrica en un conductor se establece un campo magnético alrededor del mismo. Esta verificación experimental se puede realizar colocando una brújula cerca de un conductor. En ausencia de corriente eléctrica la aguja de la brújula apunta al norte magnético y cuando circula corriente eléctrica la aguja se desvía de la posición anterior, siendo la desviación proporcional a la magnitud de la corriente y el sentido de desviación depende del sentido de circulación de la corriente.
De lo anterior concluimos que el desplazamiento de cargas eléctricas da lugar a un campo magnético. Por lo tanto al ser la corriente eléctrica la consecuencia de la existencia de un campo eléctrico y dado que el campo magnético depende de dicha corriente, existe una relación inequívoca entre los campos eléctricos y magnéticos dando lugar a lo que se conoce como campo electromagnético.
Las líneas de campo magnético se cierran sobre si mismas mientras que las líneas de campo eléctrico son abiertas pues se inician en una carga eléctrica y finalizan en otra.