Calculadora de la ley de Coulomb
Calcula la fuerza electrostática entre dos cargas puntuales y si es de atracción o de repulsión, o despeja cualquiera de las cargas o la distancia. Elige el medio para incluir su permitividad relativa.
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Usa un signo menos para una carga negativa
Usa un signo menos para una carga negativa
Cómo usar Calculadora de la ley de Coulomb
- Elige qué despejar: fuerza, q₁, q₂ o distancia.
- Introduce los valores conocidos con sus unidades; usa un signo menos para las cargas negativas.
- Al despejar una carga, indica si la fuerza es de atracción o de repulsión.
- Elige el medio entre las cargas (vacío por defecto).
- Consulta la fuerza, el campo y la energía, y compara distancias en la tabla.
Fórmulas de la ley de Coulomb
- Fuerza: F = k × q₁ × q₂ / (εr × r²)
- Distancia: r = √(k × |q₁q₂| / (εr × F))
- Carga: |q₂| = F × εr × r² / (k × |q₁|)
- Campo eléctrico de una carga puntual: E = k × |q| / (εr × r²)
- Energía potencial del par: U = k × q₁q₂ / (εr × r)
Aquí k = 8.9875517923 × 10⁹ N·m²/C² y la carga elemental e = 1.602176634 × 10⁻¹⁹ C. Como la gravedad, la fuerza sigue una ley del inverso del cuadrado: si reduces la distancia a la mitad, la fuerza se hace cuatro veces mayor.
Ejemplo: en un átomo de hidrógeno, el protón y el electrón están separados unos 0.529 Å (5.29 × 10⁻¹¹ m). F = 8.99 × 10⁹ × (1.602 × 10⁻¹⁹)² / (5.29 × 10⁻¹¹)² ≈ 8.2 × 10⁻⁸ N, de atracción, y la energía potencial es de unos −27.2 eV.
Permitividad relativa de materiales comunes
| Medio | εr (aprox.) | Fuerza frente al vacío |
|---|---|---|
| Vacío | 1 | 100% |
| Aire (seco, a nivel del mar) | 1.0006 | 99.94% |
| PTFE (Teflon) | 2.1 | 48% |
| Polietileno | 2.25 | 44% |
| Vidrio (varía según el tipo) | 4–10 | 10–25% |
| Etanol, 25 °C | 24.5 | 4.1% |
| Agua, 20 °C | 80.1 | 1.25% |
Fuerza eléctrica frente a fuerza gravitatoria
Las fuerzas eléctricas son enormemente más fuertes que la gravedad. Entre un protón y un electrón, la atracción eléctrica es unas 2 × 10³⁹ veces su atracción gravitatoria. Rara vez lo notamos en la vida diaria porque la materia ordinaria tiene casi exactamente la misma carga positiva que negativa, así que las fuerzas se anulan.
Preguntas frecuentes
¿Qué es la ley de Coulomb?
La fuerza electrostática entre dos cargas puntuales es F = k × q₁ × q₂ / r², con k = 8.9875 × 10⁹ N·m²/C². La fuerza actúa a lo largo de la línea que une las cargas, y es de repulsión para cargas del mismo signo y de atracción para cargas de signo opuesto.
¿Cómo sé si la fuerza es de atracción o de repulsión?
Fíjate en los signos. Si q₁ y q₂ tienen el mismo signo, el producto es positivo y las cargas se repelen; si los signos son distintos, el producto es negativo y se atraen.
¿Qué es la constante de Coulomb?
k = 1 / (4πε₀) ≈ 8.9875517923 × 10⁹ N·m²/C², donde ε₀ ≈ 8.8541878 × 10⁻¹² F/m es la permitividad del vacío.
¿Cómo cambia la fuerza según el medio?
En un material, la fuerza se divide entre su permitividad relativa εr. El agua (εr ≈ 80) reduce unas 80 veces la fuerza entre iones, y por eso la sal se disuelve con tanta facilidad.
¿Cuál es la fuerza entre una carga de +3 µC y otra de −5 µC separadas 10 cm?
F = 8.99 × 10⁹ × (3 × 10⁻⁶)(5 × 10⁻⁶) / 0.1² ≈ 13.5 N, y es de atracción.
¿Cómo se halla la distancia entre dos cargas a partir de la fuerza?
Despeja r = √(k × |q₁q₂| / F). Dos cargas de 1 µC experimentan una fuerza de 1 N a unos 9.5 cm de distancia en el vacío.
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