Fuerza eléctrica entre dos cargas
puntuales
La fuerza eléctrica es la interacción física que ocurre entre partículas cargadas. Cuando estas cargas se consideran concentradas en un punto del espacio, se denominan cargas puntuales. La magnitud de esta interacción depende de la cantidad de carga de cada partícula y de la distancia que las separa.
La fuerza eléctrica es la interacción física que ocurre entre partículas cargadas. Cuando estas cargas se consideran concentradas en un punto del espacio, se denominan cargas puntuales. La magnitud de esta interacción depende de la cantidad de carga de cada partícula y de la distancia que las separa.
Magnitud y constantes de la interacción
La intensidad de la fuerza ejercida entre dos cargas puntuales Q1 y Q2 a una distancia r se calcula mediante la Ley de Coulomb. Esta relación utiliza la constante de Coulomb (k), cuyo valor se determina experimentalmente y depende del medio donde se encuentren las cargas.
La constante k está vinculada a la permitividad del medio ε0. En el vacío (o aire seco), se define mediante la permitividad eléctrica del vacío (ε0):
La intensidad de la fuerza ejercida entre dos cargas puntuales Q1 y Q2 a una distancia r se calcula mediante la Ley de Coulomb. Esta relación utiliza la constante de Coulomb (k), cuyo valor se determina experimentalmente y depende del medio donde se encuentren las cargas.
La constante k está vinculada a la permitividad del medio ε0. En el vacío (o aire seco), se define mediante la permitividad eléctrica del vacío (ε0):
Donde
Descripción vectorial de la fuerza
Para conocer no solo la intensidad, sino también hacia dónde apunta la fuerza, se utiliza la fórmula vectorial. Si una carga Q1 está en una posición r1 y actúa sobre otra carga Q2 en la posición r2, la fuerza viene dada por:
Vector unitario que define la dirección entre las
cargas y la distancia escalar entre las cargas.
Propiedades fundamentales
La fuerza electrostática presenta características críticas para entender la estructura de la materia:
Relación de magnitudes
Es directamente proporcional al producto de
las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia (medida de
centro a centro en cargas esféricas).
Sentido y dirección
Actúa en la recta que une las cargas. Es repulsiva
si los signos son iguales y atractiva si son distintos.
Límites y escala
Solo es aplicable a distancias mayores de 104 m (donde no dominan las fuerzas nucleares). Es unas 1036 veces más
intensa que la gravedad, siendo la responsable de la estructura atómica.
Leyes mecánicas
Cumple la ley de acción y reacción F1,2 = - F2,1
Resumen
La fuerza eléctrica depende del producto de las cargas y disminuye rápidamente con la distancia.
La constante de Coulomb varía según el medio, aunque generalmente se trabaja con el valor del vacío.
Cargas del mismo signo se repelen; de signo contrario se atraen.
Es una fuerza mucho más potente que la gravedad a escala atómica.
Esquema
Ley de Coulomb (Escalar)
Cálculo de la magnitud F.
k y permitividad ε0.
Dirección (Vector de separación) y sentido (signos).
Proporcionalidad.
Acción-Reacción.
Intensidad vs. Gravedad.
Límites de distancia.
Mapa Mental
FUERZA ELÉCTRICA
Variables → Cargas Q), Distancia (r), Medio (k).
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