fisica

INTERACCIÓN ELECTROMAGNÉTICA

Interacción electrostática. Ley de Coulomb
La carga eléctrica es la causa que señalamos como responsable de la interacción electromagnética, es
decir, de las fuerzas eléctricas y magnéticas.
Las características de la carga eléctrica son:
- Existen dos tipos (positiva y negativa).
- Es una magnitud escalar.
- Aditividad (se suman).
- Complementariedad (lamateria neutra).
- Es una magnitud cuantizada (cualquier carga es múltiplo de la carga elemental).
- Se conserva en sistemas cerrados.
- Su unidad en el S.I. es el culombio e = 1,6.10-19 C

La interacción electrostática, es decir la interacción entre cargas en reposo viene descrita por la ley de
Coulomb: “La fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales es proporcional al productode las
cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa”.


F12


F21
Q1

r

Q2

Las fuerzas son iguales en módulo y dirección pero de sentido contrario. Sobre una de ellas la fuerza
se puede expresar:


QQ 
F  K 1 2 2 ur
r
Se debe tener en cuenta que el vector unitario va dirigido desde la carga que ejerce la fuerza hacia la
carga que sientela fuerza y que las cargas incluyen su signo (si una carga es negativa hay que ponerle el signo
menos, ya que ello determina el sentido de la fuerza).
La constante K depende del medio en que se encuentren las cargas. Su valor para el vacío es K =
9
9.10 Nm2C- 2. Se suele expresar en función de la constante dieléctrica 

K

1
4 

Las características de la interacción electrostáticason:
- Es una fuerza central.
- Conservativa.
- Atractiva o repulsiva.
- Depende del medio.
- Es de largo alcance.

Campo y potencial electrostáticos
Una carga eléctrica perturba el espacio que le rodea en el sentido de que si se coloca otra carga en sus
proximidades, aparecerá una fuerza sobre ella. Esa perturbación constituye el campo eléctrico (electrostático si
es creado por cargasen reposo).

1



Se define la intensidad del campo eléctrico, E , en un punto como la fuerza por unidad de carga
positiva colocada en ese punto:


 F
E
q
Si sustituimos la fuerza por la expresión que corresponde a la ley de Coulomb, obtenemos el campo
creado por una carga puntual:

Q.q 
 K r 2 ur
Q 
E
 K 2 ur
q
r

Las cargas positivas son fuentes de líneas decampo, mientras las negativas son sumideros de líneas de
campo.
Para determinar el campo creado por una distribución de cargas puntuales aplicaremos el principio de
superposición, que nos indica que el campo resultante es la suma de los campos que crearía, en ese punto, cada
carga si estuviera sola.
El campo electrostático tiene unidades de N/C en el S.I.
Por ser conservativo tiene asociado unpotencial electrostático V mediante la relación:
B  
V A  VB   Edr
A

Tomando potencial cero en el infinito y para el caso de cargas puntuales se llega a la expresión:

V K

Q
r

expresión que nos permite calcular el potencial que crea una carga puntual Q (o una distribución esférica en
puntos exteriores) en un punto a una distancia r.
El significado físico de potencial en unpunto corresponde al trabajo que realiza el campo cuando la
unidad de carga positiva se desplaza desde ese punto al infinito.


E
Sobre una carga q situada en un punto donde existe un campo electrostático
actúa una fuerza:


F  qE

que es conservativa y, por tanto, podemos hablar de energía potencial de la carga q.
B  
Ep A  Ep B   Fdr
A

La diferencia de energía potencialde una carga entre dos puntos A y B corresponde al trabajo que
realiza el campo cuando la carga se desplaza desde A hasta B.
Para el caso de cargas puntuales y tomando origen de potencial cero en el infinito:

Ep  K

2

Qq
r

En cualquier caso, siempre se cumple que Ep  qV (energía potencial de una carga q en un punto de
potencial V).
Ejercicio. Una carga de 2  C está fija en el...