5.4 Interacción electrostática. Ley de Coulomb

Unidad 5: Fenómenos electromagnéticos 

5.4 Interacción electrostática. Ley de Coulomb 

La ley de Coulomb establece el valor de una fuerza electrostática. Esta fuerza depende de las cargas enfrentadas y de la distancia que hay entre ellas. El valor de la fuerza electrostática viene dada por la fórmula:

donde:

- F = fuerza electrostática que actúa sobre cada carga Q1 y Q2
- k = constante que depende del sistema de unidades y del medio en el cual se encuentran las cargas

- r = distancia entre cargas

Observando la fórmula, con este valor de k las cargas se expresan en coulombios, la distancia (r) en metros, para obtener una resultante de fuerza en Newtons.

- Si las cargas son de signo opuesto (+ y -), la fuerza “F” será negativa lo que indica atracción
- Si las cargas son del mismo signo (- y -   ó   + y +), la fuerza “F” será positiva lo que indica repulsión.}

Ejercicios referentes a la Ley de Coulomb 

Ejercicio E-1
Determinar la fuerza que actúa sobre las cargas eléctricas q1 = + 1 x 10-6 C. y q2 = + 2,5 x 10-6 C. que se encuentran en reposo y en el vacío a una distancia de 5 cm.

F=  9x10^9 (+1x10^-6) (2.5x10^-6) / (5x10^-2)^2

F= 9x10^3 (2.5x10^-6)  / 25x10^-4

F= 22.5x10^-3 /25x10^-4

F= 0.9x10^1 N 

 Ejercicio E-2
Determinar la fuerza que actúa sobre las cargas eléctricas q1 = -1,25 x 10-9 C. y q2 = +2 x 10-5 C. que se encuentran en reposo y en el vacío a una distancia de 10 cm.
Protón= 1,602 x 10–19 culombios
Electrón =
Carga eléctrica: −1.6 × 10−19C

F= 9x10^9 (-1.25x10^-9) (2x10^-5) / (10x10^-2)^2

F= 11.25x10^0 (2x10^-5) / (10x10^-2)^2

F= 22.5x10^-5 /(10x10^-2)^2

F= 0.225x10^1 N 

Ejercicio E-5
Calcular la fuerza entre dos cargas:
a) De + 5C y +3C situadas a 10 cm.

F=  9x10^9 (5x10^-6) (3x10^-6) / (10x10^-2)^2

F= 45x10^3 (3x10^-6) / (10x10^-2)^2

F= 135x10^-3  / (10x10^-2)^2

F= 1.35x10^1 N 

Ejercicio E-6
Calcular la fuerza entre dos cargas:
a)De + 5C y -3C situadas a 10 cm. 

F=  9x10^9 (5x10^-6) (-3x10^-6) / (10x10^-2)^2

F= 45x10^3 (-3x10^-6) / (10x10^-2)^2

F= -135x10^-3  / (10x10^-2)^2

F= -1.35x10^1 N 

Ejercicio E-3
¿Cuál debe ser la distancia entre la carga puntualq1=26.3 C y la carga puntual
q2=-47.1C para que la fuerza de atracción entre ambas sea de 5.66 N?
f=k(q1q2)/r2
r2=k(q1q2)/f
r=√ k(q1q2)/f
r= √9 * 109 * N * m2 / C2(26.3*47.1)/5.66
r=√1969.71*109/5.66
r=√348*109
r=1.86*103m

Ejercicio E-4
Calcular la distancia entre el electrón y el protón de un átomo de hidrógeno, si la fuerza de atracción es de 8,17 x10-8 N
R= f=k(q1q2)/r2 f= 9 * 109 * N * m2 / C2 ( 1,602 x 10–19 )(-1,602*10-19 )/r2
8,17 x10-8 N= 9 * 109 * N * m2 / C2 ( 1,602 x 10–19 )(-1,602*10-19 )/r2
R=√9 * 109 * N * m2 / C2 ( 1,602 x 10–19 )(-1,602*10-19 )/ 8,17 x10-8 N
R=√23.04*10-29 /8.17*10-8
R=√2.82*10-21
R=1.679*10-21 m.