Ideas clave
La electrostática trata las fuerzas y la energía de cargas en reposo. Las cargas iguales se repelen y las distintas se atraen, y la fuerza disminuye con el cuadrado de la distancia.
- La ley de Coulomb es F = kq₁q₂ ÷ r², con k = 8,99 × 10⁹ N·m²/C². La fuerza actúa a lo largo de la línea que une las cargas.
- El campo eléctrico E es la fuerza por unidad de carga. Es un vector, y los campos de varias cargas se suman como vectores.
- El potencial eléctrico V es energía por unidad de carga. Es un escalar, así que los potenciales de varias cargas se suman como números normales.
- Un condensador de capacidad C a tensión V almacena carga Q = CV y energía ½CV²; para placas paralelas C = ε₀A ÷ d.
Ecuaciones clave
F = kq₁q₂ ÷ r²E = F ÷ q = kQ ÷ r²V = kQ ÷ rU = qVC = ε₀A ÷ dU_C = ½CV²
Ejemplo resuelto
Dos cargas de 2,0 μC y 3,0 μC están separadas 0,30 m. F = (8,99 × 10⁹) × (2,0 × 10⁻⁶)(3,0 × 10⁻⁶) ÷ 0,30² = 0,054 ÷ 0,090 = 0,60 N, y es repulsiva porque las cargas tienen el mismo signo. Si se duplica la distancia, la fuerza baja a 0,15 N.
Errores comunes
- Olvidar elevar la distancia al cuadrado, o usar la distancia en centímetros sin convertirla.
- Dejar las cargas en μC o nC sin pasarlas a culombios.
- Sumar potenciales como vectores o campos como números normales. Los campos son vectores y los potenciales son escalares.
Práctica
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