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Ley de Coulomb

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Las cargas ejercen fuerzas entre sí; si son del mismo signo, la fuerza es repulsiva, y si son de signos opuestos, es atractiva. Esta fuerza se rige por la ley de Coulomb y es proporcional al producto de las magnitudes de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas. La dirección de la fuerza es a lo largo de la línea que une ambas cargas.

>Modelo

ID:(1497, 0)



Ley de Coulomb

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Las cargas ejercen fuerzas entre sí; si son del mismo signo, la fuerza es repulsiva, y si son de signos opuestos, es atractiva. Esta fuerza se rige por la ley de Coulomb y es proporcional al producto de las magnitudes de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas. La dirección de la fuerza es a lo largo de la línea que une ambas cargas.

Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$Q$
Q
Carga
C
$q$
q
Carga de prueba
C
$Q_i$
Q_i
Carga del ion i
C
$\epsilon$
epsilon
Constante dieléctrica
-
$r$
r
Distancia
m
$\vec{F}$
&F
Fuerza
N
$F$
F
Fuerza con masa constante
N
$N$
N
Número de cargas
-
$\vec{r}$
&r
Posición
m
$\vec{s}_1$
&s_1
Posición 1
m
$\vec{s}_2$
&s_2
Posición 2
m
$\vec{u}_i$
&u_i
Posición de una carga i
m
$\hat{r}$
&&r
Verson
-

Cálculos


Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar



Ecuaciones

La fuerza ($\vec{F}$), generada entre dos cargas representadas por la carga de prueba ($q$) y la carga ($Q$), que se encuentran a una distancia de la distancia ($r$), se calcula utilizando la constante de campo eléctrico ($\epsilon_0$) y la constante dieléctrica ($\epsilon$). La direcci n es a lo largo de la distancia ($r$), lo que se puede representar mediante el verson ($\hat{r}$). Por lo tanto, la ley se expresa como:

equation=15772

Si se considera que la distancia ($r$) es la distancia entre la posición 1 ($\vec{s}_1$) y la posición 2 ($\vec{s}_2$), se puede expresar como:

equation=10390

y para el verson ($\hat{r}$), mediante:

equation=10391

Asociando la posición ($\vec{r}$) con la posición 2 ($\vec{s}_2$), la posición 1 ($\vec{s}_1$) con la posición de una carga i ($\vec{u}_i$) y la carga ($Q$) con la carga del ion i ($Q_i$), se puede concluir que el total de la fuerza ($\vec{F}$) es:

equation

La magnitud de la fuerza con masa constante ($F$) generada entre dos cargas, representadas por la carga de prueba ($q$) y la carga ($Q$), que se encuentran a una distancia de la distancia ($r$), se calcula utilizando la constante de campo eléctrico ($\epsilon_0$) y la constante dieléctrica ($\epsilon$) de la siguiente manera:

equation=3212

Para modelar la fuerza ($\vec{F}$) entre cargas en forma vectorial, simplemente se debe incluir la direcci n en la que act a, definida por el verson ($\hat{r}$), resultando en:

equation


Ejemplos


mechanisms

Una forma de comprender la naturaleza de la fuerza entre dos cargas es considerar que la interacci n se modela a trav s del intercambio de part culas, que en este caso son fotones. La cantidad de estos mensajeros es proporcional a la carga que los emite y tambi n a la probabilidad de que sean capturados por la otra carga. En ese sentido,

la fuerza deber a ser proporcional al producto de ambas cargas.



Por otro lado, estos mensajeros son emitidos en todas direcciones, distribuy ndose sobre una esfera imaginaria alrededor de la carga. La superficie de esta esfera es $4\pi r^2$, donde

r es el radio, correspondiente a la distancia entre las cargas. Por tanto,

la fuerza deber a ser inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las cargas, es decir, inversamente proporcional a la superficie de la esfera centrada en la otra carga.



Esta distribuci n se puede visualizar gr ficamente como la superficie alrededor de una carga y el 'cono' dentro del cual los fotones son capturados por la otra carga.

image

As , la fuerza, como una magnitud escalar, tendr a la forma

$F \propto \displaystyle\frac{qQ}{4\pi r^2}$

La fuerza entre cargas el ctricas depende de:

• Las magnitudes de las cargas, siendo positiva si ambas cargas son del mismo signo y negativa si son de signos opuestos.
• La magnitud de la fuerza disminuye con el cuadrado de la distancia entre las cargas.
• La direcci n de la fuerza se alinea a lo largo de la l nea que conecta ambas cargas.

image

Por esta raz n, Coulomb [1] formul que la fuerza con masa constante ($F$) es proporcional al producto de las magnitudes de las cargas la carga de prueba ($q$) y la carga ($Q$), inversamente proporcional al cuadrado de la distancia ($r$) que las separa, con constantes de proporcionalidad la constante dieléctrica ($\epsilon$) y la constante de campo eléctrico ($\epsilon_0$):

equation=3212

La fuerza de Coulomb act a en la direcci n de la distancia ($r$), que se puede representar con el verson ($\hat{r}$). Por lo tanto, la ecuaci n anterior se puede generalizar como:

equation=15772

[1] "Premier M moire sur l lectricit et le Magn tisme" (Primera memoria sobre la electricidad y el magnetismo), Charles-Augustin de Coulomb, Acad mie Royale des Sciences en Par s, 1785.

La fuerza ($\vec{F}$), generada entre dos cargas representadas por la carga de prueba ($q$) y la carga ($Q$), que se encuentran a una distancia de la distancia ($r$), se calcula utilizando la constante de campo eléctrico ($\epsilon_0$) y la constante dieléctrica ($\epsilon$). La direcci n es a lo largo de la distancia ($r$), lo que se puede representar mediante el verson ($\hat{r}$). Por lo tanto, la ley se expresa como:

equation=15772

Si se considera que la distancia ($r$) es la distancia entre la posición 1 ($\vec{s}_1$) y la posición 2 ($\vec{s}_2$), se puede expresar como:

equation=10390

y para el verson ($\hat{r}$), mediante:

equation=10391

Asociando la posición ($\vec{r}$) con la posición 2 ($\vec{s}_2$), la posición 1 ($\vec{s}_1$) con la posición de una carga i ($\vec{u}_i$) y la carga ($Q$) con la carga del ion i ($Q_i$), se puede concluir que el total de la fuerza ($\vec{F}$) es:

equation=10392


model

La distancia ($r$) representa la distancia entre la posición 1 ($\vec{s}_1$) y la posición 2 ($\vec{s}_2$), que se puede expresar como:

kyon

El verson ($\hat{r}$) a lo largo de la distancia entre la posición 1 ($\vec{s}_1$) y la posición 2 ($\vec{s}_2$) se puede calcular utilizando la siguiente f rmula:

kyon

La magnitud de la fuerza con masa constante ($F$) generada entre dos cargas, representadas por la carga de prueba ($q$) y la carga ($Q$), que se encuentran a una distancia de la distancia ($r$), se calcula utilizando la constante de campo eléctrico ($\epsilon_0$) y la constante dieléctrica ($\epsilon$) de la siguiente manera:

kyon

La fuerza ($\vec{F}$), generada entre dos cargas representadas por la carga de prueba ($q$) y la carga ($Q$), que se encuentran a una distancia de la distancia ($r$), se calcula utilizando la constante de campo eléctrico ($\epsilon_0$) y la constante dieléctrica ($\epsilon$). La direcci n es a lo largo de la distancia ($r$), lo que se puede representar mediante el verson ($\hat{r}$). Por lo tanto, la ley se escribe como:

kyon

La fuerza ($\vec{F}$) sobre la carga de prueba ($q$) en la posición ($\vec{r}$) depender de el número de cargas ($N$), contabilizado con el ndice $i$ representado por la carga del ion i ($Q_i$) ubicado en la posición de una carga i ($\vec{u}_i$). Con los par metros la constante dieléctrica ($\epsilon$) y la constante de campo eléctrico ($\epsilon_0$), esto se puede escribir como:

kyon


>Modelo

ID:(1497, 0)



Mecanismos

Definición


ID:(15264, 0)



Descripción fenomenológica de la interacción entre cargas

Imagen

Una forma de comprender la naturaleza de la fuerza entre dos cargas es considerar que la interacción se modela a través del intercambio de partículas, que en este caso son fotones. La cantidad de estos mensajeros es proporcional a la carga que los emite y también a la probabilidad de que sean capturados por la otra carga. En ese sentido,

la fuerza debería ser proporcional al producto de ambas cargas.



Por otro lado, estos mensajeros son emitidos en todas direcciones, distribuyéndose sobre una esfera imaginaria alrededor de la carga. La superficie de esta esfera es $4\pi r^2$, donde

r es el radio, correspondiente a la distancia entre las cargas. Por tanto,

la fuerza debería ser inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las cargas, es decir, inversamente proporcional a la superficie de la esfera centrada en la otra carga.



Esta distribución se puede visualizar gráficamente como la superficie alrededor de una carga y el 'cono' dentro del cual los fotones son capturados por la otra carga.



Así, la fuerza, como una magnitud escalar, tendría la forma

$F \propto \displaystyle\frac{qQ}{4\pi r^2}$

ID:(11363, 0)



Fuerza de Coulomb

Nota

La fuerza entre cargas eléctricas depende de:

• Las magnitudes de las cargas, siendo positiva si ambas cargas son del mismo signo y negativa si son de signos opuestos.
• La magnitud de la fuerza disminuye con el cuadrado de la distancia entre las cargas.
• La dirección de la fuerza se alinea a lo largo de la línea que conecta ambas cargas.

Forma de actuar de las fuerzas.



Por esta razón, Coulomb [1] formuló que la fuerza con masa constante ($F$) es proporcional al producto de las magnitudes de las cargas la carga de prueba ($q$) y la carga ($Q$), inversamente proporcional al cuadrado de la distancia ($r$) que las separa, con constantes de proporcionalidad la constante dieléctrica ($\epsilon$) y la constante de campo eléctrico ($\epsilon_0$):



La fuerza de Coulomb actúa en la dirección de la distancia ($r$), que se puede representar con el verson ($\hat{r}$). Por lo tanto, la ecuación anterior se puede generalizar como:

[1] "Premier Mémoire sur lÉlectricité et le Magnétisme" (Primera memoria sobre la electricidad y el magnetismo), Charles-Augustin de Coulomb, Académie Royale des Sciences en París, 1785.

ID:(1697, 0)



Ley de Coulomb para una distribución de cargas

Cita

La fuerza ($\vec{F}$), generada entre dos cargas representadas por la carga de prueba ($q$) y la carga ($Q$), que se encuentran a una distancia de la distancia ($r$), se calcula utilizando la constante de campo eléctrico ($\epsilon_0$) y la constante dieléctrica ($\epsilon$). La dirección es a lo largo de la distancia ($r$), lo que se puede representar mediante el verson ($\hat{r}$). Por lo tanto, la ley se expresa como:



Si se considera que la distancia ($r$) es la distancia entre la posición 1 ($\vec{s}_1$) y la posición 2 ($\vec{s}_2$), se puede expresar como:



y para el verson ($\hat{r}$), mediante:



Asociando la posición ($\vec{r}$) con la posición 2 ($\vec{s}_2$), la posición 1 ($\vec{s}_1$) con la posición de una carga i ($\vec{u}_i$) y la carga ($Q$) con la carga del ion i ($Q_i$), se puede concluir que el total de la fuerza ($\vec{F}$) es:

ID:(15773, 0)



Modelo

Ejercicio


ID:(15323, 0)