Fuerza eléctrica

Entre dos o más cargas aparece una fuerza denominada fuerza eléctrica cuyo módulo depende del valor de las cargas y de la distancia que las separa, mientras que su signo depende del signo de cada carga. Las cargas del mismo signo se repelen entre sí, mientras que las de distinto signo se atraen.



La fuerza entre dos cargas en el vacío se calcula mediante la ley de Coulomb y su expresión es la siguiente:




F_E = Fuerza eléctrica [N]
k = Constante electrostática [N · m² / C²]
q₁, q₂ = Valor de las cargas 1 y 2 [C]
d = Distancia de separación entre las cargas [m]

Fuerza eléctrica con material dieléctrico

Si entre las dos cargas se ubica un material aislante la fuerza eléctrica disminuye. Podemos conocer el valor de la fuerza eléctrica con un material dieléctrico mediante la siguiente expresión:



F_ED = Fuerza eléctrica con dieléctrico [N]
k = Constante electrostática [N · m² / C²]
q₁, q₂ = Valor de las cargas 1 y 2 [C]
εr = Constante dieléctrica relativa [sin unidad]
d = Distancia de separación entre las cargas [m]

También podemos encontrar el valor de la fuerza eléctrica a partir del valor de la fuerza eléctrica en el vacío:



F_ED = Fuerza eléctrica con dieléctrico [N]
F_E = Fuerza eléctrica en el vacío [N]
εr = Constante dieléctrica relativa [sin unidad]

En algunas ocasiones encontramos otra expresión para calcular la fuerza eléctrica en donde no se utiliza la constante electrostática “k” sino que se utiliza una constante dieléctrica “ε” que varía según el material dieléctrico, sea vacío u otro. Esta constante “ε” no es adimensional y no debemos confundirla con εr.



F_E = Fuerza eléctrica [N]
ε = Constante dieléctrica [C² / N · m²]
q₁, q₂ = Valor de las cargas 1 y 2 [C]
d = Distancia de separación entre las cargas [m]

Magnitud de la fuerza eléctrica

La fuerza es una magnitud vectorial, por lo tanto además de determinar el módulo se deben determinar la dirección y el sentido.

Dirección de la fuerza eléctrica

Si se trata únicamente de dos cargas, la dirección de la fuerza es colineal a la recta que une ambas cargas.

Sentido de la fuerza eléctrica

El sentido de la fuerza actuante entre dos cargas es de repulsión si ambas cargas son del mismo signo y de atracción si las cargas son de signo contrario.

Fuerzas originadas por varias cargas sobre otra

Si se tienen varias cargas y se quiere hallar la fuerza resultante sobre una de ellas, lo que se debe hacer es plantear cada fuerza sobre la carga (una por cada una de las otras cargas). Luego se tienen todas las fuerzas actuantes sobre esta carga y se hace una suma de fuerzas, con lo que se obtiene un vector resultante.

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