¿Qué es la Fuerza Eléctrica? Definición, ecuación y ejemplos

Fuerza Eléctrica Definición

La fuerza eléctrica es sólo uno de los muchos tipos de fuerzas que existen en el mundo de la física. Las fuerzas determinan cómo y por qué se mueven las cosas, y pueden explicarse mediante las leyes del movimiento de Newton. En la escala más pequeña, la fuerza eléctrica es la interacción resultante entre dos partículas cargadas. Estas cargas pueden ser positivas o negativas. Los objetos más grandes pueden cargarse si tienen una abundancia de cualquiera de estas partículas y, por lo tanto, pueden crear una fuerza eléctrica a mayor escala.

La fuerza eléctrica es la razón por la que a veces el pelo se pone de pie por sí solo y también es la razón por la que tenemos electricidad, lo que nos permite vivir en el mundo moderno con luces y tecnología. Incluso en la naturaleza está presente la fuerza eléctrica, ya que la fuerza eléctrica hace que caigan rayos. La fuerza eléctrica es fundamental para nuestra forma de vida cotidiana.

Repasando las leyes del movimiento de Newton

Las leyes de Newton del movimiento son los principios básicos o reglas básicas que se aplican en toda la física. Describen cómo se mueven los objetos y se pueden utilizar para describir la interacción de cargas. Son las siguientes:

1. Un objeto en movimiento permanecerá en movimiento a menos que se aplique una fuerza externa.
2. La fuerza ejercida sobre un objeto es igual a la masa multiplicada por la aceleración del objeto. ({eq}F=MA {/eq})
3. Toda fuerza tiene una fuerza igual y opuesta

Las leyes de Newton explican cómo y por qué se mueven las partículas cargadas. Como hay una fuerza involucrada (por ejemplo, fuerza eléctrica), las partículas se moverán, lo que se explica mediante la primera ley. La segunda ley describe cómo se puede calcular la aceleración de las cargas una vez que se conoce la fuerza eléctrica. La tercera ley explica cómo las fuerzas de atracción y repulsión entre objetos cargados son iguales y opuestas.

Ecuación de fuerza eléctrica: Ley de Coulomb

La magnitud de la fuerza eléctrica, o la cantidad de fuerza con la que los objetos se repelen o atraen, depende de la distancia entre los dos objetos cargados y de la cantidad de carga que lleva cada objeto. La fuerza eléctrica es más fuerte cuanto más cerca están las dos cargas, y más débil cuanto más se alejan. La fuerza eléctrica también es más fuerte con más carga y más débil con menos carga. Este efecto sobre la fuerza eléctrica es predecible y se conoce como Ley de Coulomb. Se puede calcular utilizando una ecuación matemática, y la magnitud resultante de la fuerza eléctrica se mide en Newtons.

Ley de Coulomb

La fuerza eléctrica se puede calcular utilizando la siguiente ecuación conocida como Ley de Coulomb:

{eq}F=K(\frac{q_1q_2}{r^2}) {/eq}

En esta ecuación, F es la fuerza eléctrica medida en newtons, K es una constante conocida como constante electrostática, {eq}q_1 {/eq} y {eq}q_2 {/eq} son las cargas uno y dos medidas en culombios, y {eq}r {/eq} es la distancia radial en metros entre las dos cargas.

Como la distancia está elevada al cuadrado y en el denominador, la fuerza eléctrica disminuye exponencialmente a medida que las cargas se alejan unas de otras. Esto significa que la fuerza eléctrica es inversamente proporcional a la distancia. A medida que las cargas se alejan unas de otras, la fuerza eléctrica entre ellas se hace cada vez más pequeña, hasta que la fuerza es despreciable.

La cantidad de cargas se encuentra en el numerador de esta ecuación, lo que hace que la magnitud de la fuerza sea mayor cuanto mayor sea la carga. Esto significa que la fuerza es directamente proporcional a la cantidad de carga. Cuando las cargas son menores, la cantidad de fuerza será menor. Cuando hay mucha carga, la fuerza será mucho mayor.

Al calcular la fuerza eléctrica mediante la ley de Coulomb, la respuesta resultante solo proporciona la magnitud de la fuerza y ​​no su dirección. Para conocer la dirección, debes conocer los tipos de cargas. Una vez más, las fuerzas iguales se repelen y las fuerzas distintas se atraen. Resulta útil dibujar una representación visual, o un diagrama de cuerpo libre, de las cargas y las fuerzas que actúan sobre ellas para comprender la dirección de la fuerza resultante.

Campo eléctrico versus fuerza eléctrica

Un campo eléctrico es el resultado directo de una fuerza eléctrica. Su definición pura es fuerza eléctrica por unidad de carga, y puede considerarse como una proyección de los vectores de fuerza. Un campo eléctrico está presente siempre que hay una fuerza eléctrica. Por lo tanto, cuando hay dos o más partículas cargadas, hay un campo eléctrico circundante. La dirección del campo eléctrico es la dirección en la que fluiría una carga positiva si se colocara dentro del campo. El campo eléctrico se mueve desde una carga positiva hacia una carga negativa.

Las partículas con cargas diferentes se mueven unas hacia otras y sus líneas de campo eléctrico correspondientes se mueven desde la carga positiva hacia la carga negativa. La intensidad de la fuerza en un punto determinado se puede ver a través del espaciamiento de las líneas de campo eléctrico. La fuerza eléctrica es más fuerte donde las líneas de campo eléctrico están más próximas entre sí y más débil a medida que estas líneas se separan. Como lo expresa la ley de Coulomb, las líneas de campo eléctrico muestran cómo la fuerza eléctrica es más fuerte con una distancia mínima entre las dos cargas.

Las cargas opuestas darán lugar a una fuerza de repulsión, y el campo eléctrico resultante es una representación visual de este efecto. Los campos eléctricos de dos cargas positivas hacen que el campo eléctrico se aleje de ambas. Al igual que con dos cargas negativas, las líneas de campo se mueven hacia cada una de ellas.

Resumen de la lección

Una fuerza eléctrica se crea cuando hay dos o más partículas u objetos cargados. Estas cargas pueden ser positivas o negativas. Las cargas iguales se atraen (se acercan entre sí) mientras que las cargas diferentes se repelen (se alejan entre sí). Como sugiere la tercera ley de Newton, las fuerzas que actúan entre sí son iguales y opuestas. Los electrones y los protones dentro de un átomo son los dos tipos de carga más pequeños que existen. Los electrones tienen una carga negativa, mientras que los protones tienen una carga positiva. Los electrones se pueden quitar o agregar fácilmente a los átomos, lo que hace que la carga general sea positiva o negativa. Los objetos con más electrones que protones tienen carga negativa.

La fuerza eléctrica se fortalece con una mayor carga y una distancia más corta entre las cargas. Este efecto se conoce como la ley de Coulomb y se puede calcular con la ecuación de la ley de Coulomb. La magnitud de la fuerza se mide en Newtons y la dirección se puede determinar sabiendo si las cargas se atraen o se repelen entre sí. Un campo eléctrico está presente dondequiera que haya una fuerza eléctrica. La dirección de este campo eléctrico es la dirección en la que fluiría una carga positiva si se dejara caer en el campo, que es de positivo a negativo.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador