Principios de Electrostática: Ley de Coulomb y Campo Eléctrico
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La Ley de Coulomb
La Ley de Coulomb enuncia que la fuerza entre dos cargas es directamente proporcional al valor de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas. La constante de proporcionalidad K se define como 1 / (4πε₀).
- Si las cargas son de signo opuesto, se atraen.
- Si las cargas son del mismo signo, se repelen.
Naturaleza Vectorial de la Fuerza
La fuerza es una magnitud vectorial, por lo tanto, consta de dirección y sentido:
- Dirección: En dos cargas, la dirección de la fuerza (F) es colineal a la recta que las une.
- Sentido: Es de repulsión si son del mismo signo y de atracción si son de signos opuestos.
- Fuerza resultante: Si existen varias cargas, la fuerza resultante es la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre una carga determinada.
El Campo Electrostático
El campo electrostático es un campo de fuerzas que rodea a una carga Q, el cual actúa sobre cualquier carga q introducida en él, repeliéndola o atrayéndola dependiendo de su signo.
Intensidad del Campo Eléctrico
La intensidad del campo es una magnitud vectorial y su módulo se determina mediante dos enfoques:
- Definición fundamental: Es la fuerza que soporta una carga de +1C en un punto del campo generado por Q (E = k · Q / r²).
- Relación con la fuerza: Es la fuerza que soportaría una carga q en un campo de Q dividida por dicha carga (E = F / q).
Líneas de Fuerza
Las líneas de fuerza de una carga en un campo eléctrico dibujan la trayectoria de una carga q respecto a Q. El número de líneas por metro cuadrado es proporcional a la intensidad del campo.