Definición de fuerza eléctrica

1. Tema: Fuerza eléctrica
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2. Fuerza eléctrica
Contenido
1. Conceptos básicos
2. Características de la carga
3. Definición de Fuerza eléctrica
4. Forma vectorial de la ley de Coulomb
5. Validez de la le de Coulomb
6. Limitaciones de la Ley de Coulomb
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3. Fuerza eléctrica
1. Conceptos básicos
La carga eléctrica: propiedad fundamental de la materia a la cual se le atribuyen las
atracciones o repulsiones mutuas entre electrones o protones.
Electrón: partícula negativa en las capas de un átomo
Protón: Partícula con carga positiva.
Hay dos tipos de cargas: positiva y negativa
2. Características de la carga
1. Cargas del mismo signo se repelen
2. Cargas de signo contrario se atraen
3. La carga eléctrica se conserva
4. La carga eléctrica esta cuantizada. Es decir, la carga se presenta como algún
múltiplo entero q=Ne, donde N es un número entero y e es la carga del electrón
(|e|=1.602×10⁻¹⁹C).
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4. 3. Definición de Fuerza eléctrica
En 1785, Coulomb estableció la ley fundamental de la fuerza eléctrica entre dos
partículas cargadas estacionarias. Los experimentos muestran que una fuerza
eléctrica tiene las siguientes propiedades:
(a) La fuerza eléctrica es inversamente proporcional al cuadrado de la separación
entre las cargas, actúa a lo largo de la recta que las une.
(b) La fuerza es proporcional al producto de las cargas q₁ y q₂ de las dos partículas.
La fuerza es de atracción, si las cargas tienen signos opuestos y de repulsión, si las
cargas tienen el mismo signo
Matemáticamente esta ley expresa la magnitud de la fuerza como:
k q1 q2
F 2
, Forma escalar. (1)
r12
donde la constante k es dada por:
1 Nm 2 9
k 9 10 2
(2)
4 0 C
Con 0 la constante de permitividad en el vacío. En el sistema MKS de unidades la
unidad de la fuerza es el Newton.
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5. 4 Forma vectorial de la ley de Coulomb
La forma vectorial de la ecuación (1) requiere de tener en cuenta dos hechos
fundamentales:
1. La fuerza actúa a lo largo de la línea que une a las dos cargas.
2. Si q1 y q2 tienen el mismo signo, el vector fuerza F2 sobre q2 tiene la misma
dirección que el vector r12 (ver figura 1) y si son de signos contrario el vector fuerza
F2 sobre q2 tiene la misma dirección que el vector r (ver figura 2).
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F2
q2
r2 r12
q1
r1
Figura 1 . Si q1 y q2 tienen el mismo signo, el vector fuerza F2 sobre q2 tiene la misma 5
dirección que el vector r12

6. 4 Forma vectorial de la ley de Coulomb
q2
r2 F2
r12
q1
r1
Figura 2 . Si q1 y q2 tienen signo contrario, el vector fuerza F2 sobre q2 tiene la misma dirección
que el vector r r 6
21 12

7. 5. Validez de la le de Coulomb
Es válida cuando no hay movimiento de las cargas o, como aproximación cuando el
movimiento se realiza a velocidades bajas y en trayectorias rectilíneas uniformes. Es
por ello que es llamada fuerza electrostática.
6. Limitaciones de la Ley de Coulomb
1. La expresión matemática solo es aplicable a cargas puntuales estacionarias.
2. Para distancias pequeñas (del orden del tamaño de los átomos), la fuerza
electrostática se ve superada por otras, como la nuclear fuerte, o la nuclear débil.
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