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Definición de Fuerza Eléctrica – Ley de Coulomb

Definición de Fuerza Eléctrica – Ley de Coulomb

La ley de Coulomb: la fuerza eléctrica entre dos cargas depende del producto de las cargas y del inverso del cuadrado de la distancia.

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La ley de Coulomb: la fuerza eléctrica entre dos cargas depende del producto de las cargas y del inverso del cuadrado de la distancia.

Qué es la fuerza eléctrica

Este curso básico y gratuito enseña a calcular campos eléctricos y fuerzas eléctricas. La fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales es la interacción que aparece cuando hay cargas cerca una de otra: se atraen si tienen signos opuestos y se repelen si tienen el mismo signo. Es la fuerza que explica desde la electricidad estática hasta la unión de los átomos.

La ley de Coulomb

La fuerza eléctrica aplicada entre dos cargas es directamente proporcional al valor de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Matemáticamente, F=K ∣q1∣ ∣q2∣d2F = K \, \frac{|q_1|\,|q_2|}{d^2} Acá q1q_1 y q2q_2 son las cargas, medidas en coulomb, dd es la distancia entre ellas en metros, y FF es la fuerza en newton. Si se duplica una de las cargas, la fuerza se duplica. Si se duplica la distancia, la fuerza se divide por cuatro.

La constante K

La constante de proporcionalidad se calcula como K=14πε0K = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0}, donde ε0\varepsilon_0 es la permisividad eléctrica del vacío, 8,85×10−128{,}85 \times 10^{-12} en unidades del sistema internacional. El resultado es aproximadamente K=9×109K = 9 \times 10^{9} N m2C2\frac{N\,m^2}{C^2}, el valor que se usa en todos los ejercicios del curso.

Un ejemplo

Dos cargas de 2×10−92 \times 10^{-9} C, es decir, 2 nanocoulomb, están separadas 0,10 m. La fuerza es F=9×109⋅(2×10−9)20,102=9×109⋅4×10−180,01=3,6×10−6F = 9 \times 10^9 \cdot \frac{(2 \times 10^{-9})^2}{0{,}10^2} = 9 \times 10^9 \cdot \frac{4 \times 10^{-18}}{0{,}01} = 3{,}6 \times 10^{-6} N. Es una fuerza muy chica, porque el nanocoulomb es una carga pequeña: por eso se necesita un valor de KK tan grande.

Unidades y signos

Es común confundir las unidades: el prefijo nano significa 10−910^{-9}, micro significa 10−610^{-6}, y la distancia siempre se pasa a metros antes de operar. Con la fórmula del módulo se usan los valores absolutos de las cargas; el signo sirve después para decidir si la fuerza es de atracción o de repulsión.

Para practicar

Calculá la fuerza entre cargas de 3 nC y −5-5 nC separadas 0,30 m. El módulo es 9×109⋅15×10−180,09=1,5×10−69 \times 10^9 \cdot \frac{15 \times 10^{-18}}{0{,}09} = 1{,}5 \times 10^{-6} N, y como los signos son opuestos, es una fuerza de atracción.