LA fuerza electrica es la fuerza que surge cuando hay dos cargas eléctricas interactuando con los campos eléctricos de cada uno. Calculamos su intensidad usando el ley de Coulomb.
Su dirección es según la línea imaginaria que une las cargas, y su dirección varía según los signos de las cargas eléctricas. Así que cuando \(q\geq0\), la dirección entre las fuerzas es atractiva. Pero cuando \(q<0\), la dirección entre las fuerzas es repulsiva.
La ley de Coulomb, además de ser utilizada en el cálculo de la fuerza, interconecta esta fuerza electrostática con el cuadrado de la distancia entre las cargas y el medio en el que se insertan. El trabajo de la fuerza eléctrica se puede encontrar por la cantidad de energía que el carga eléctrica necesidad de llegar de un lugar a otro, independientemente de la ruta elegida.
Lea también: ¿Cómo funciona el movimiento de cargas eléctricas?
Resumen de energía eléctrica
La fuerza eléctrica se ocupa de la interacción entre las cargas eléctricas.
La dirección de la fuerza eléctrica es la misma que la línea imaginaria que conecta las cargas eléctricas. atractivo o repulsivo según los signos de las cargas, y su intensidad se calcula por la ley de Culombio.
La ley de Coulomb asocia la magnitud de la fuerza eléctrica con la distancia entre dos cargas eléctricas.
Las cargas eléctricas de signos iguales se atraen entre sí. Las cargas de signos opuestos se repelen.
El trabajo se puede calcular por el “esfuerzo” que hace una carga eléctrica para moverse de un punto a otro.
¿Qué es y cuál es el origen de la fuerza eléctrica?
La fuerza electrostática, comúnmente llamada fuerza eléctrica, es parte de los cuatro interacciones fundamentales del universo, junto con las fuerzas nuclear fuerte, nuclear débil y gravitacional. Aparece siempre que hay un campo eléctrico con una carga eléctrica en su interior.
La orientación de la fuerza eléctrica es la siguiente:
Dirección: paralela a la línea imaginaria que une las cargas eléctricas.
Sentido: atractivo si las cargas tienen el mismo signo o repulsivo si las cargas tienen signos opuestos.
Intensidad: calculado por la ley de Coulomb.
Ley de Coulomb
La ley de Coulomb es el principio físico responsable de la asociación entre la fuerza electrostática y la distancia entre dos cargas eléctricas inmersas en el mismo medio. Fue desarrollado por Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806) en 1785.
Hay una relación de proporcionalidad entre la fuerza y las cargas, pero la fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, es decir, si duplicamos la distancia, la fuerza disminuye \(\frac{1}{4}\) de su valor original.
\(\vec{F}\propto\izquierda| Q_1\derecha|\ e\izquierda| Q_2\derecha|\)
\(\vec{F}\propto\frac{1}{d^2}\)
Cabe mencionar la importancia que tiene el signo de las cargas eléctricas para determinar la dirección de la fuerza que actúa entre ellos, siendo atractivo para cargas de signos opuestos y repulsivo cuando las cargas tienen signos opuestos. es igual
La fórmula de la ley de Coulomb está representada por:
\(\vec{F}=k\frac{\left| Q_1\right|\ \bullet\left| Q_2\right|}{d^2}\)
\(\vec{F}\) es la fuerza de interacción entre partículas cargadas eléctricamente, medida en Newton [N].
\(\izquierda|Q_1\derecha|\) y \(\izquierda| Q_2\derecha|\) son los módulos de carga de las partículas, medidos en Coulomb \([C]\).
d es la distancia entre las cargas, medida en metros [m].
k es la constante electrostática del medio, medida en \({\izquierda (N\bullet m\right)^2/C}^2\).
Observación: La constante electrostática cambia según el entorno en el que se encuentran las cargas.
→ Vídeo lección sobre la ley de Coulomb
trabajo de fuerza electrica
El trabajo es la aplicación de una fuerza para un desplazamiento, y es irrelevante qué camino se tomó, siempre que partan del mismo punto hacia el mismo lugar.
En vista de esto, el trabajo de fuerza electricadepende de la fuerza aplicada a una carga eléctrica para cruzar la distancia del punto 1 al punto 2, como se muestra en la imagen.
Calculamos el trabajo usando la fórmula:
\(W=\vec{F}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
W es trabajo, medido en joules \([J]\).
d es la distancia desplazada, medida en metros \([metro]\).
θ es el ángulo entre \(\vec{F}e\ d,\), medida en grados.
Lea también: Electrostática — área de la Física destinada al estudio de las cargas en reposo
Fuerza electrica y campo electrico
LA campo eléctrico se produce en las proximidades de una carga eléctrica o de una superficie electrificada, siendo una propiedad intrínseca de las cargas. LA La fuerza eléctrica surge cuando hay interacción entre campos eléctricos. de al menos dos cargas eléctricas, como se muestra en la imagen.
En cuanto a la orientación del campo eléctrico con respecto a la fuerza eléctrica:
Dirección: igual a la fuerza eléctrica, es decir, paralela a la línea que une las cargas eléctricas.
Sentido: lo mismo de la fuerza si \(q\geq0\), pero opuesta a la fuerza si \(q<0\).
Intensidad: calculado por la fórmula del campo eléctrico o por la fórmula que relaciona fuerza eléctrica y campo eléctrico, descrita a continuación:
\(\vec{F}=\izquierda|q\derecha|\bullet\vec{E}\)
q es la carga eléctrica, medida en culombios \([C]\).
\(\vec{E}\) es el campo eléctrico, medido en \([CAROLINA DEL NORTE]\).
→ Video lección sobre campo eléctrico
Ejercicios resueltos sobre fuerza eléctrica
Pregunta 1
(Mack-SP) Una carga eléctrica puntual con \(q=4.0\ \mu C\), que se coloca en un punto P en el vacío, se somete a una fuerza eléctrica de magnitud \(1.2\N\). El campo eléctrico en ese punto P tiene magnitud:
Él) \(3.0\bullet{10}^5\N/C\)
B) \(2.4\bullet{10}^5\N/C\)
C) \(1,2\bullet{10}^5\N/C\)
d) \(4.0\bullet{10}^{-6}\ N/C\)
y) \(4.8\bullet{10}^{-6}\N/C\)
Resolución:
Alternativa A
Como en el comunicado se proporciona el valor de la fuerza y se solicita el campo, podemos utilizar el formulario que relaciona ambos:
\(\vec{F}=\izquierda|q\derecha|\bullet\vec{E}\)
\(1,2=\izquierda|4,0\ \mu\derecha|\bullet\vec{E}\)
Recordando eso \(\mu={10}^{-6}\), tenemos:
\(1,2=4,0\bullet{10}^{-6}\bullet\vec{E}\)
\(\frac{1,2}{4,0\bullet{10}^{-6}}=\vec{E}\)
\(0.3\bullet{10}^6=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^{-1}\bullet{10}^6=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^{-1+6}=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^5N/C=\vec{E}\)
Pregunta 2
Hay una carga eléctrica de \(2.4\bullet{10}^{-4}\C\) en un campo eléctrico de \(6\bullet{10}^4\N/C\) que se mueve 50 cm paralela al eje del campo. ¿Qué trabajo hace la carga?
Él)\(W=-7.2\J\)
B)\(W=14.4\bullet{10}^{-2}\ J\)
C)\(W=7.2\bullet{10}^{-2}\ J\)
d)\(W=14.4\J\)
y) \(W=7.2\J\)
Resolución:
Alternativa E
Usando la fórmula que relaciona el trabajo y la fuerza eléctrica:
\(W=\vec{F}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
Como no se dio la fuerza eléctrica, podemos hacer el cálculo usando el campo eléctrico y la carga. Recordando que como la carga es positiva, su fuerza y campo están en la misma dirección, entonces el ángulo entre la fuerza y la distancia desplazada es 0°:
\(W=\left|q\right|\bullet\vec{E}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
\(W=\left|2,4\bullet{10}^{-4}\right|\bullet\left (6\bullet{10}^4\right)\bullet0,5\bullet\cos0°\)
\(W=14.4\bullet{10}^{-4+4}\bullet0.5\bullet1\)
\(W=14.4\bullet0.5\)
\(W=7.2\J\)
Por Pâmella Raphaella Melo
Profesor de física
