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Fuerza Eléctrica y Ley de Coulomb
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Fuerza Eléctrica y Ley de Coulomb

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  • 1. ELECTROSTÁTICA1 Fuerza eléctrica y ley de Coulomb
  • 2. FUERZA ELÉCTRICA Y LEY DE COULOMB Fuerza eléctrica: fuerza de atracción o de repulsión entre las cargas dependiendo de su naturaleza (signo) definida por Charles Augustin de Coulomb (1784), LEY DE COULOMB k es la constante de Coulomb igual a 8,9875  109  0 es la permitividad del vacío igual a 8,8542  1012 qQ  1 qQ  Q y q son las magnitudes de las cargas eléctricas F k r  2 r r 2 4 0 r r es la separación entre las cargas, en metros.  r es un vector unitario que indica la dirección de la fuerza y va dirigido desde q hacia Q 2
  • 3. FUERZA ELÉCTRICA Y LEY DE COULOMB 3
  • 4. FUERZA ELÉCTRICA Y LEY DE COULOMB Ejemplo: Dos cargas puntuales de 5,0μ C = 5,0 x 10-6 C y -2,0μ C = -2,0x10-6 C se encuentran separadas una distancia de 10 cm. a. Calcular la magnitud de la fuerza eléctrica entre ellas. b. Esta fuerza, ¿es de atracción o de repulsión? qQ  F  k 2 r  8,9875  109 5,0 x106 C  2,0x106 C   8,98N  0,1m  2 rR// a. Por tanto, la magnitud de la fuerza eléctrica entre las partículas cargadas es 8,98 N . b. Como una de las cargas es positiva y la otra negativa, la fuerza eléctrica es de atracción. 4
  • 5. FUERZA ELÉCTRICA Y LEY DE COULOMB Según la tercera ley de Newton, si la carga q ejerce una fuerza sobre la carga Q (FqQ), esta a su vez ejercerá una fuerza de igual magnitud y dirección contraria sobre q (FQq) 5
  • 6. FUERZA ELÉCTRICA Y LEY DE COULOMB Si existen varias cargas la fuerza total o fuerza neta será la suma vectorial de las fuerzas individuales. 6
  • 7. FUERZA ELÉCTRICA Y LEY DE COULOMB Ejemplo: Tres partículas se encuentran ubicadas en las esquinas de un triángulo rectángulo, como se muestra en la figura a. Realicemos un diagrama vectorial de las fuerzas que actúan sobre la partícula 3. b. Determinemos la magnitud de la fuerza eléctrica que ejercen las partículas 1 y 2 sobre la partícula 3, si sus cargas son: q1 =3μ C, q2 = 3μ C y q3 = -2,0μ C. 7
  • 8. FUERZA ELÉCTRICA Y LEY DE COULOMBR// Las cargas 1 y 2 son positivas y la 3 es negativa, razón por la cual la fuerza que ejercen las dos primeras sobre la tercera es de atracción. Tomando el origen del sistema de coordenadas en la partícula 3, el diagrama vectorial de fuerzas nos queda: 8
  • 9. FUERZA ELÉCTRICA Y LEY DE COULOMBR// La magnitud de la fuerza que la carga 1 ejerce sobre la 3 es:   3  l0-6 C  2  l0-6 C   F13 =  8,9875  109     0, 22 N  0,5m  2       3  l0-6 C  2  l0-6 C   F23 =  8,9875  109     0, 22 N  0,7m  2     La fuerza total sobre la carga 3 es F3 = F13 + F23 como F es un vector, se tiene que:F3X = (F13 sen45°) = (0,11N sen45°) = 0,08 NF3Y = - (F23 cos45°) – (F13 ) = (0,11N cos45° + 0,22N) = - 0,29 N 9
  • 10. FUERZA ELÉCTRICA Y LEY DE COULOMBE l vector fuerza sobre la partícula 3 es: F3 = 0,08NX - 0,29NYLa magnitud de la fuerza sobre la partícula 3 es: F3 = (0,08)2  (0,29)2 = 0,3N 10