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Física avanzada 1 (AP Physics 1)

Curso: Física avanzada 1 (AP Physics 1) > Unidad 10

Lección 3: Fuerza eléctrica y ley de Coulomb

Repaso de la ley de Coulomb y la fuerza eléctrica

Repasa tus conocimientos sobre la ley de Coulomb y las fuerzas eléctricas con este artículo abierto alineado con los estándares NGSS.

Términos clave

Término	Significado
Carga eléctrica	Propiedad de la materia que determina la fuerza que actúa sobre el objeto cuando se lo coloca en un campo electromagnético. Los objetos pueden tener carga positiva, negativa o neutra. Al igual que la energía y la materia, la carga eléctrica total se conserva y no se puede crear ni destruir.
$k$ ‍	La constante de fuerza eléctrica, o constante de Coulomb, que tiene un valor de $9.0 x 10^{9} \frac{N \cdot m^{2}}{C^{2}}$ ‍.

Ecuaciones

Ecuación	Significado de los símbolos	Significado en palabras
$\| F_{E} \| = k \| \frac{q_{1} q_{2}}{r^{2}} \|$ ‍	$F_{E}$ ‍ es la fuerza eléctrica, $k$ ‍ es la constante de Coulomb, $q_{1}$ ‍ y $q_{2}$ ‍ son las cargas y $r$ ‍ es la distancia entre las cargas.	La magnitud de la fuerza eléctrica entre $q_{1}$ ‍ y $q_{2}$ ‍ es directamente proporcional a la magnitud de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas. A esta ecuación se le conoce como la ley de Coulomb.

Comparar fuerza eléctrica y fuerza gravitacional

La ley de Coulomb puede parecer algo familiar, porque tiene mucho en común con la ley de gravitación de Newton:

\begin{aligned} \begin{aligned} | F_{E} | & = k | \frac{q_{1} q_{2}}{r^{2}} | \\ | F_{g} | & = G \frac{m_{1} m_{2}}{r^{2}} \end{aligned} \end{aligned}

Como la fuerza gravitacional, cuya magnitud aumenta con la masa, la magnitud de la fuerza eléctrica aumenta con la magnitud de las cargas. Ambas fuerzas actúan a lo largo de la línea imaginaria que une los objetos. Las dos fuerzas son inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia entre los objetos; esto se conoce como ley de la inversa del cuadrado. Además, ambas fuerzas tienen constantes proporcionales.

F_{g}

usa

G

F_{E}

usa

k

, donde

k = 9.0 \times 10^{9} \frac{N \cdot m^{2}}{C^{2}}

Una diferencia entre la fuerza gravitacional y la fuerza eléctrica son sus fuerzas relativas, que se relacionan con la razón de

k

G

. La fuerza electrostática entre un electrón y un protón es varios órdenes de magnitud mayor que la fuerza gravitacional entre ellos.

Dirección de la fuerza eléctrica

La fuerza eléctrica

F_{E}

puede ser de atracción o repulsión. Las cargas opuestas, como una carga positiva o una carga negativa, se atraen entre sí. Las cargas iguales, como dos cargas negativas o dos cargas positivas, se repelen.

¿Qué más debo saber sobre la ley de Coulomb?

La fuerza eléctrica es inversamente proporcional a $r^{2}$ ‍ en lugar de a $r$ ‍. A medida que aumenta la distancia entre las cargas, la fuerza eléctrica disminuye en un factor de $\frac{1}{r^{2}}$ ‍. Por ejemplo, si duplicamos la distancia entre dos electrones, la fuerza de repulsión entre ellos se reducirá (porque es inversa), y disminuirá en un factor de $4$ ‍ en lugar de $2$ ‍ (debido al cuadrado).

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oscar suarez
Publicado hace hace 3 años. Enlace directo a la publicación “si dos cargas de igual si...” de oscar suarez
si dos cargas de igual signo se repelen con una fuerza F. Si ambas cargas aumentan en magnitud, su carga al doble y la distancia que las separa se cuadruplica entonces que pasaria con la repulsion
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Regina Rodriguez
Publicado hace hace un año. Enlace directo a la publicación “La ley de Coulomb no es v...” de Regina Rodriguez
La ley de Coulomb no es válida cuando la separación “r” es grande en comparación con los radios de la carga. ¿Cuál es la razón de esta limitante?
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