Material necesario — Cuadernillo de datos: sí — ley de Coulomb, intensidad de campo eléctrico y constante k (o 1/4πε₀), Tema D.2.
Prerrequisitos
- Ley de Coulomb: F = kq₁q₂/r², con k = 8,99×10⁹ N m² C⁻² (Cuadernillo)
- Intensidad de campo eléctrico creado por una carga puntual q a una distancia r: E = kq/r²
- Relación entre fuerza y campo eléctrico: F = qE (la fuerza sobre una carga es su valor por el campo en ese punto)
Dos cargas puntuales, q1 y q2, están separadas una distancia r en el vacío, como se muestra en el diagrama. q1 = +2,0 µC q2 = +3,0 µC r = 0,50 m
a
Escribe la ley de Coulomb.
[1]
b
Calcula la fuerza electrostática entre las dos cargas.
[2]
c
Calcula la intensidad del campo eléctrico creado por q1 en la posición de q2.
[2]
Pistas progresivas
- 1General — recuerda pasar los microculombios a culombios (×10⁻⁶) antes de sustituir en la fórmula.
- 2Apartado a) — la ley de Coulomb da la fuerza entre dos cargas puntuales en función de sus valores y la distancia que las separa.
- 3Apartado a), fórmula — F = kq₁q₂/r², con k = 8,99×10⁹ N m² C⁻² (Cuadernillo).
- 4Apartado b) — sustituye directamente los valores dados: q1 = 2,0×10⁻⁶ C, q2 = 3,0×10⁻⁶ C, r = 0,50 m.
- 5Apartado b), cifras — F = 8,99×10⁹ × 2,0×10⁻⁶ × 3,0×10⁻⁶ / 0,50² ≈ 0,22 N.
- 6Apartado c) — el campo eléctrico creado por UNA sola carga (q1) a una distancia r es E = kq/r². No confundas esto con la fuerza del apartado b), que necesita las DOS cargas.
- 7Apartado c), cifras — E = 8,99×10⁹ × 2,0×10⁻⁶ / 0,50² ≈ 7,2×10⁴ N C⁻¹.
- 8Apartado c), comprobación — si multiplicas este campo por q2, deberías recuperar la fuerza del apartado b): F = q2·E = 3,0×10⁻⁶ × 7,2×10⁴ ≈ 0,22 N. ✓
Teoría básica
- Ley de Coulomb: F = kq₁q₂/r², con k = 8,99×10⁹ N m² C⁻². — Cuadernillo de datos, Tema D.2.
- Intensidad de campo eléctrico de una carga puntual: E = kq/r². — Cuadernillo de datos, Tema D.2.
- Relación entre fuerza y campo: F = qE (la fuerza sobre una carga es el campo eléctrico en ese punto multiplicado por el valor de esa carga).
Refuerzo
Libro — Oxford Physics 2023 — Topic D.2 Electric and magnetic fields, ley de Coulomb y campo eléctrico.
Cuadernillo — Cuadernillo de datos de Física — Tema D.2, ley de Coulomb y E = kq/r²; sección de constantes (k).
Vídeo —
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Apartado a) —
F = kq₁q₂/r².
Apartado b) —
F = 8,99×10⁹ × (2,0×10⁻⁶) × (3,0×10⁻⁶) / 0,50² ≈ 0,22 N.
Apartado c) —
E = kq1/r² = 8,99×10⁹ × 2,0×10⁻⁶ / 0,50² ≈ 7,2×10⁴ N C⁻¹.