Ejemplo, cómo determinar la fuerza entre cargas eléctricas
Ejemplo n° 2 de campo eléctrico
Ejemplo n° 2
Dos cargas eléctricas Q1 = +5 µC y Q2 = -3 µC están separadas 20 cm en el vacío. Calcula la fuerza eléctrica que actúa sobre una tercera carga Q3 = +2 µC situada en el punto medio del segmento que une Q1 y Q2
Desarrollo
Datos:
Q1 = +5 µC
Q2 = -3 µC
Q3 = +2 µC
r = 20 cm = 0,1 m
Fórmulas:
F = | k0·q1·q2 |
r² |
Esquema:
Diagrama de las cargas eléctricas y las fuerzas
Solución
Calculamos la fuerza que Q1 ejerce sobre Q3:
F13 = k0·q1·q3÷r13²·ŭ1
F13 = (9·109 N·m²/C²)·(5·10-6 C)·(2·10-6 C)÷(0,1 m)²·ŭ1
F13 = (9·109 N·m²/C²)·(5·10-6 C)·(2·10-6 C)÷(0,01 m²)·ŭ1
F13 = (9·109 N·m²/C²)·(5·10-6 C)·(2·10-6 C)÷(1·10-2 m²)·ŭ1
F13 = (9·109 N)·(5·10-6)·(2·10-6)÷(1·10-2)·ŭ1
F13 = (9·109 N)·(5·10-6)·(2·10-6)·(1·10²)·ŭ1
F13 = (9·5·2·1·10(9 - 6 - 6 + 2) N)·ŭ1
F13 = 9·ŭ1 N
Calculamos la fuerza que Q2 ejerce sobre Q3:
F23 = k0·q1·q3÷r13²·ŭ2
F23 = (9·109 N·m²/C²)·(-3·10-6 C)·(2·10-6 C)÷(0,1 m)²·ŭ2
F23 = (9·109 N·m²/C²)·(-3·10-6 C)·(2·10-6 C)÷(0,01 m²)·ŭ2
F23 = (9·109 N·m²/C²)·(-3·10-6 C)·(2·10-6 C)÷(1·10-2 m²)·ŭ2
F23 = (9·109 N)·(-3·10-6)·(2·10-6)÷(1·10-2)·ŭ2
F23 = (9·109 N)·(-3·10-6)·(2·10-6)·(1·10²)·ŭ2
F23 = [9·(-3)·2·1·10(9 - 6 - 6 + 2) N]·ŭ2
F23 = -5,4·ŭ2 N
La fuerza resultante F3 que actúa sobre Q3 es la suma vectorial de las dos fuerzas anteriores. Teniendo en cuenta que ŭ2 = -ŭ1, resulta:
F3 = F13 + F23 = 9·ŭ1 N - 5,4·ŭ2 N
F3 = 9·ŭ1 N + 5,4·ŭ1 N = 14,4·ŭ1 N
Su módulo es F3 = 14,4 N
• Fuente:
Física de 2° de Bachillerato - Colegio Montpellier
Autor: Leandro Bautista
España.
Editor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet)
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