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Resumen: Ley de Coulomb - Resumen de estudio · Formatom
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Ley de Coulomb - Resumen de estudio
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Idea central en 2 líneas
Cargas de distinto signo se atraen y cargas de igual signo se repelen.
La Ley de Coulomb dice qué tan fuerte es esa fuerza según el valor de las cargas y la distancia.
Vocabulario mínimo
Carga eléctrica (q):
propiedad que produce fuerzas eléctricas. Puede ser positiva o negativa.
Culombio (C):
unidad para medir la carga. Un globo frotado tiene apenas unos
10
−
9
C
10^{-9} C
1
0
−
9
C
.
Carga puntual:
objeto cargado tan pequeño que solo importa el punto donde está.
Fuerza electrostática (F):
jalón o empujón entre cargas quietas. Se mide en newton (N).
Distancia (r):
separación en línea recta entre centros. Se mide en metros (m).
Constante de Coulomb (k):
número fijo que conecta las unidades.
k
=
8.99
×
10
9
N
⋅
m
2
/
C
2
k = 8.99 \times 10^{9} N \cdot m^{2} / C^{2}
k
=
8.99
×
1
0
9
N
⋅
m
2
/
C
en el vacío.
Permitividad del vacío:
propiedad del espacio.
ε
0
=
8.85
×
10
−
12
C
2
/
(
N
⋅
m
2
)
\varepsilon_{0} = 8.85 \times 10^{-12} C^{2} / (N \cdot m^{2})
ε
0
=
8.85
×
1
0
−
12
C
. Cumple
.
Fórmula de la magnitud
F
=
k
∣
q
1
q
2
∣
r
2
F = k \frac{|q_{1} q_{2}|}{r^{2}}
F
=
k
r
2
∣
q
1
q
F
F
F
en N,
q
1
q_{1}
q
1
y
q
2
q_{2}
q
2
en C,
r
r
en m.
F
=
1
4
π
ε
0
∣
q
1
q
2
∣
r
2
F = \frac{1}{4\pi\varepsilon_{0}} \frac{|q_{1} q_{2}|}{r^{2}}
F
=
4
π
ε
0
1
Directamente proporcional a cada carga:
si duplicas una carga, duplicas
F
F
F
.
Inversamente proporcional al cuadrado de la distancia:
depende de
1
/
r
2
1/r^{2}
1/
r
2
.
El signo no cambia el tamaño,
solo dice si hay atracción o repulsión.
Dirección de la fuerza
Es un
vector
: tiene tamaño y dirección.
Actúa siempre sobre la
línea recta que une las dos cargas
.
Mismo signo:
se repelen. Flechas hacia afuera.
Signo distinto:
se atraen. Flechas hacia adentro.
Ambas cargas sienten la
misma magnitud en sentidos opuestos
, aunque una carga sea mayor.
Cómo cambia F si cambias algo
Duplicas
q
1
q_{1}
q
1
->
F
F
F
se multiplica por 2. Doble carga, doble fuerza.
Duplicas
q
1
q_{1}
q
1
y
->
se multiplica por 4. El efecto se combina.
Ejemplo modelo para el examen
Datos:
q
1
=
4
×
10
−
6
C
q_{1} = 4 \times 10^{-6} C
q
1
=
4
×
1
0
−
6
C
,
q
2
=
1
×
10
−
6
C
q_{2} = 1 \times 10^{-6} C
,
. Ambas positivas.
Para recordar en 4 puntos
F
=
k
∣
q
1
q
2
∣
/
r
2
F = k |q_{1} q_{2}| / r^{2}
F
=
k
∣
q
1
q
2
∣/
r
con
.
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2
2
/
(
N
⋅
m
2
)
k
=
1
/
(
4
π
ε
0
)
k = 1 / (4\pi\varepsilon_{0})
k
=
1/
(
4
π
ε
0
)
2
∣
r
∣
q
1
q
2
∣
|q_{1} q_{2}|
∣
q
1
q
2
∣
es valor absoluto: quitar el signo y dejar solo el número positivo.
Forma equivalente:
r
2
∣
q
1
q
2
∣
q
2
q_{2}
q
2
F
F
F
Duplicas
r
r
r
->
F
F
F
se divide entre 4. Al doble de lejos, cuatro veces más débil.
Triplicas
r
r
r
->
F
F
F
se divide entre 9. Al triple de lejos, nueve veces más débil.
Reduces
r
r
r
a la mitad ->
F
F
F
se multiplica por 4. Muy de cerca, la fuerza se dispara.
Recuerda la analogía: como la música de lejos, al alejarte al doble no baja a la mitad, baja mucho más.
q
2
=
1
×
1
0
−
6
C
r
=
0.30
m
r = 0.30 m
r
=
0.30
m
Producto:
∣
q
1
q
2
∣
=
4
×
10
−
12
C
2
|q_{1} q_{2}| = 4 \times 10^{-12} C^{2}
∣
q
1
q
2
∣
=
4
×
1
0
−
12
C
2
.
Cuadrado:
r
2
=
0.09
m
2
r^{2} = 0.09 m^{2}
r
2
=
0.09
m
2
.
Cálculo:
F
=
(
8.99
×
10
9
)
4
×
10
−
12
0.09
=
0.40
N
F = (8.99 \times 10^{9}) \frac{4 \times 10^{-12}}{0.09} = 0.40 N
F
=
(
8.99
×
1
0
9
)
0.09
4
×
1
0
−
12
=
0.40
N
.
Dirección: mismo signo, es
repulsión
de
0.40
N
0.40 N
0.40
N
sobre la línea que las une.
2
k
=
8.99
×
10
9
N
⋅
m
2
/
C
2
k = 8.99 \times 10^{9} N \cdot m^{2} / C^{2}
k
=
8.99
×
1
0
9
N
⋅
m
2
/
C
2
Iguales se repelen, distintas se atraen, siempre sobre la línea que las une.
Más carga significa más fuerza en proporción directa, más distancia la debilita con el cuadrado.
La fuerza es vectorial y pareja: igual magnitud en ambas, sentidos opuestos.