Lección · tema 5.1.5
Ley de Coulomb
Al terminar podrás
Calcular variables de atracción o repulsión entre cargas eléctricas.
01 · Aprende
Explicación
La ley de Coulomb describe la fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales:
f = k × (q₁ × q₂) / r²
Donde f es la fuerza en newtons (N), k es la constante de Coulomb (8.99 × 10⁹ N·m²/C²), q₁ y q₂ son las cargas en coulombs (C), y r es la distancia entre las cargas en metros (m).
La magnitud de la fuerza depende de dos cosas: crece con el producto de las cargas, y disminuye con el cuadrado de la distancia entre ellas —al duplicar la distancia, la fuerza no se reduce a la mitad, sino a la cuarta parte, porque r está elevada al cuadrado.
El signo de las cargas no afecta la magnitud de la fuerza, sino su dirección: si ambas cargas tienen el mismo signo (las dos positivas o las dos negativas), la fuerza es de repulsión; si tienen signos opuestos, la fuerza es de atracción.
02 · Observa
Ejemplo resuelto
Calcula la fuerza eléctrica entre dos cargas positivas: q₁ = 2 × 10⁻⁶ C y q₂ = 3 × 10⁻⁶ C, separadas por una distancia r = 0.5 m.
- Fórmula:
f = k × (q₁ × q₂) / r² - Sustitución:
f = (8.99 × 10⁹) × (2 × 10⁻⁶ × 3 × 10⁻⁶) / (0.5)² - Aritmética del numerador:
2 × 10⁻⁶ × 3 × 10⁻⁶ = 6 × 10⁻¹²;8.99 × 10⁹ × 6 × 10⁻¹² = 53.94 × 10⁻³ = 0.05394 - Aritmética del denominador:
(0.5)² = 0.25 - División:
0.05394 ÷ 0.25 = 0.216 - Resultado con unidad:
f ≈ 0.216 N - Interpretación del signo: como ambas cargas son positivas (mismo signo), la fuerza es de repulsión.
Evita esta confusión
Error frecuente
No olvides elevar la distancia al cuadrado: usar r en lugar de r² en el denominador es el error más común y produce una fuerza mucho mayor a la real. También revisa las unidades de la carga antes de sustituir: si un dato viene en microcoulombs (µC), primero conviértelo a coulombs (multiplicando por 10⁻⁶) antes de usarlo en la fórmula.
03 · Inténtalo
Práctica guiada
- Intenta primero: calcula la fuerza eléctrica entre
q₁ = 4 × 10⁻⁶ Cyq₂ = −2 × 10⁻⁶ C, separadas porr = 0.2 m. ¿La fuerza es de atracción o de repulsión? Respuesta:f = k × (q₁ × q₂) / r² = (8.99 × 10⁹) × (4 × 10⁻⁶ × 2 × 10⁻⁶) / (0.2)². Numerador:4 × 10⁻⁶ × 2 × 10⁻⁶ = 8 × 10⁻¹²;8.99 × 10⁹ × 8 × 10⁻¹² = 71.92 × 10⁻³ = 0.07192. Denominador:(0.2)² = 0.04.f = 0.07192 ÷ 0.04 = 1.798 N ≈ 1.8 N. Como las cargas tienen signos opuestos, la fuerza es de atracción. - Intenta primero: si se duplica la distancia entre dos cargas, manteniendo las cargas constantes, ¿qué ocurre con la fuerza eléctrica?
Respuesta: la fuerza se reduce a la cuarta parte. Como la ley de Coulomb es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, al duplicar
r, el valor der²se multiplica por 4, y por lo tantofse divide entre 4.
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Responde cinco preguntas. Cada respuesta se registra una sola vez y muestra una explicación inmediata.
Pregunta 1 de 5
Pregunta 2 de 5
Pregunta 3 de 5
Pregunta 4 de 5
Pregunta 5 de 5
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