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Ejemplo, cómo determinar la fuerza entre cargas eléctricas

Ejemplo n° 2 de electrostática

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

Esquema:

Diagrama de las cargas eléctricas y las fuerzas
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/)·(5·10-6 C)·(2·10-6 C)÷(1·10-2 )·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/)·(-3·10-6 C)·(2·10-6 C)÷(1·10-2 )·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

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• Fuente:

http://www.freewebs.com/fisicamontpe/

Física de 2° de Bachillerato - Colegio Montpellier

Autor: Leandro Bautista

España.

Editor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet)

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