Calculadora de la ley de Coulomb
Índice general
Cómo usar la ley de CoulombUnidades de carga eléctricaCondiciones de validezInterpretación de los resultadosPreguntas frecuentesEsta calculadora de fuerza eléctrica te permite determinar la fuerza (atractiva o repulsiva) entre dos partículas cargadas estáticas. Sigue leyendo para comprender mejor la ley de Coulomb, los límites de su validez, y su interpretación física.
Cómo usar la ley de Coulomb
La ley de Coulomb, también conocida como ley de cargas, describe la fuerza electrostática que actúa entre dos cargas. Esta fuerza actúa a lo largo de la línea que une ambas cargas. Es repulsiva si ambas cargas comparten el signo, y atractiva si tienen signos opuestos.
La fórmula de la ley de Coulomb es:
donde:
- es la fuerza electrostática entre las cargas (expresada en newtons),
- es la magnitud de la primera carga (en culombios),
- es la magnitud de la segunda carga (en culombios),
- es la distancia entre cargas (en m),
- es la constante de Coulomb. Es igual a . Este valor ya se encuentra integrado en la calculadora - no tienes que recordarlo :)
Simplemente, introduce tres valores cualesquiera en nuestra calculadora de fuerza eléctrica para obtener el cuarto como resultado.
Para calcular el potencial eléctrico en un punto debido a una única carga puntual o un sistema de cargas puntuales, echa un vistazo a nuestra calculadora de potencial eléctrico 🇺🇸. También tenemos una calculadora de campo eléctrico 🇺🇸 para cargas puntuales.
Unidades de carga eléctrica
La unidad de carga eléctrica es el culombio (símbolo: C). Se define como la carga transportada por una corriente constante de 1 amperio durante 1 segundo. De ahí que expresado en unidades del SI.
Si no recuerdas lo que es un amperio, ve a nuestra calculadora de la ley de Ohm.
Condiciones de validez
Deben cumplirse tres condiciones principales para que la calculadora de fuerza electrostática devuelva valores válidos:
- Las cargas deben ser estacionarias - no pueden moverse unas con respecto a otras.
- Ambas cargas se asumen puntuales. Esta suposición vale para cualquier carga que sea esférica y simétrica. Por ejemplo, una esfera metálica cargada cumple esta condición, pero una caja metálica cargada, no.
- Las cargas no deben superponerse - deben ser distinguibles y debe existir al menos una mínima distancia entre ellas.
Interpretación de los resultados
La fuerza obtenida con ayuda de nuestra calculadora de la ley de Coulomb puede ser positiva o negativa. Una fuerza positiva implica una interacción repulsiva entre las cargas. Negativa significa que la interacción es atractiva.
¿Te has dado cuenta de que la unidad por defecto de la carga en nuestra calculadora es el nanoculombio (nC)? Eso se debe a que el orden de magnitud típico para una carga eléctrica es de o incluso .
¿Cómo puedo calcular la fuerza entre dos partículas cargadas?
Para calcular la fuerza entre dos partículas cargadas, debemos usar la ley de Coulomb. Sigue estos simples pasos para hallar el resultado:
- Expresa las cargas
q1yq2de las partículas en culombios y multiplícalas entre sí. - Multiplica el resultado del paso 1 por la constante
ke = 8.988E9 (N × m²)/C². - Divide el resultado por el cuadrado de la distancia entre las partículas.
El resultado es la fuerza (atractiva si el signo es negativo, repulsiva si es positivo) que actúa entre las partículas cargadas.
¿Es la ley de Coulomb una ley del inverso del cuadrado?
La presencia del cuadrado de la distancia entre partículas en el denominador de la fórmula de la ley de Coulomb hace que sea una ley del inverso del cuadrado. Esta propiedad surge de la naturaleza puntual de la carga eléctrica considerada en la fórmula: como el campo eléctrico emana radialmente, este se extiende sobre la superficie de una esfera, que es igual a 4 × π × r². En el caso de la ley de Coulomb, resultados experimentales confirman estos hallazgos, indicando que el exponente es 2, y los siguientes 15 decimales son cero.
¿Cuál es la fuerza entre un protón y un electrón en un átomo de hidrógeno?
La fuerza de atracción entre un electrón y un protón en un átomo de hidrógeno es 1.60E-8 N. Para llegar a este resultado, comienza por escribir los datos del problema:
- La carga de un electrón y la de un protón es la misma, pero con signo opuesto:
qe = -qp = -1.602176634E-19 C. - La distancia entre un electrón y un protón en un átomo de hidrógeno es aproximadamente
r = 0.120 nm = 120E-12 m. - Calcula la fuerza con la siguiente fórmula:
F = ke × qe × qp/r² = - 8.988E9 × (1.602176634E-19)²/(120E-12)² = 1.60E-8 N
¿La fuerza de Coulomb es atractiva o repulsiva?
El efecto que la fuerza de Coulomb tiene sobre las cargas depende del signo de las mismas. Mientras que la gravedad solo actúa como una fuerza atractiva, las posibles combinaciones de signos de cargas hacen que la fuerza de Coulomb sea atractiva o repulsiva:
- Si dos cargas tienen el mismo signo, la fuerza de Coulomb es repulsiva; por el contrario, si
- Dos cargas tienen signos opuestos, la fuerza de Coulomb es atractiva.
¡Esta peculiaridad es lo que permite la existencia de los átomos!