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Inicio/Electricidad y magnetismo/Ley de Coulomb

Ley de Coulomb

Dos cargas con magnitud y distancia ajustables. Se muestran los vectores de fuerza.

Cargas

2 μC
-3 μC
0.5 m

Atajos de teclado

  • •Pista: con los deslizadores, la fuerza ∝ 1/r²

Magnitudes medidas

|F|0.22N
TipoAtracción

Sobre el modelo

Ley de Coulomb: la fuerza entre dos cargas puntuales en el vacío es F = k|q₁q₂|/r² y va a lo largo de la recta que las une. Mismo signo, repulsión; signos distintos, atracción. La constante k ≈ 8,99×10⁹ N·m²/C²; conviene dar las cargas en microcoulombs y la distancia en metros. Idealización: cargas puntuales, vacío, sin polarización del medio ni correcciones relativistas.

Para quién: Bachillerato y primer curso: electrostática, ley de Coulomb, fuerza entre cargas puntuales.

Conceptos clave

  • ley de Coulomb
  • carga puntual
  • fuerza electrostática
  • constante de Coulomb
  • atracción y repulsión

Cómo funciona

El módulo de la fuerza electrostática entre dos cargas puntuales en el vacío es F = k|q₁q₂|/r², con k ≈ 8,99×10⁹ N·m²/C². Las cargas del mismo signo se repelen; las de signo opuesto se atraen.

Fórmulas principales

F = k |q₁ q₂| / r²

Preguntas frecuentes

¿Por qué la fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia y no a la primera potencia?
Así lo da la experiencia y la solución de las ecuaciones para el campo de una carga puntual en el espacio tridimensional (teorema de Gauss): el flujo del campo a través de una esfera no depende del radio, y el área de la esfera crece como r², de modo que |E| ∝ 1/r² y la fuerza entre dos cargas puntuales también es 1/r².
¿Y si las cargas no son puntuales?
Para cargas distribuidas la fuerza se halla integrando o partiendo en elementos pequeños. La ley en la forma F = kq₁q₂/r² sigue siendo exacta solo para distribuciones con simetría esférica, cuando afuera el campo es el de una carga puntual en el centro.
¿Por qué la fuerza en pantalla no coincide con el cálculo en newtons?
La escala se eligió para que se vea; el sentido físico es la dependencia F(r) y el signo de la fuerza. En un problema numérico sustituya q y r en SI y k = 8,99×10⁹ N·m²/C².