La electricidad estática se define como un desequilibrio de cargas eléctricas en un cuerpo, especialmente las cargas negativas y positivas. En otras palabras, la descarga de un pulso eléctrico se conoce como electricidad estática. Se utilizan técnicas físicas para crear el desequilibrio de carga. El contacto entre cosas sólidas es una de las fuentes más importantes de electricidad estática. La electricidad estática genera una fuerza durante su creación que es directamente proporcional a las cargas de ambos cuerpos en contacto e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos. Se conoce como fuerza electrostática y se denota con el símbolo F. Su unidad de medida estándar es Newtons (N), y la fórmula dimensional está dada por [M 1 L 1 T -2 ] .
Fórmula de electricidad estática
F = 1/4πε 0 (q 1 q 2 / r 2 )
Dónde,
- F es la fuerza electrostática,
- 1/4πε 0 = k 0 es la constante de Coulomb con un valor de 9 × 10 9 Nm 2 C -2 ,
- q 1 , q 2 son los valores de carga,
- r es la distancia entre los cuerpos.
Derivación
Considere un sistema de dos cuerpos de cargas q 1 yq 2 tales que están separados por una distancia r. Se sabe que la fuerza de electricidad estática entre estos dos cuerpos es directamente proporcional al producto de las cargas de los cuerpos.
F ∝ q 1 q 2 ⇢ (1)
Además, la fuerza es indirectamente proporcional al cuadrado de la distancia entre los dos cuerpos. Entonces obtenemos,
F ∝ 1/r 2 ⇢ (2)
De (1) y (2),
F ∝ q 1 q 2 /r 2
Reemplazando el signo de proporcionalidad con una constante, obtenemos,
F = k 0 q 1 q 2 /r 2
Aquí, k 0 se conoce como la constante de Coulomb.
Esto deriva la fórmula para la fuerza de electricidad estática entre dos cuerpos cargados.
Problemas de muestra
Problema 1: Calcular la fuerza de electricidad estática entre dos cuerpos de carga, 0,2 C y 0,4 C, separados por una distancia de 0,1 m.
Solución:
Tenemos,
q1 = 0,2
q2 = 0,4
r = 0,1
Usando la fórmula que tenemos,
F = 1/4πε 0 (q 1 q 2 / r 2 )
= (9 × 10 9 × 0,2 × 0,4)/0,01
= 2,87 × 10 9 N
Problema 2: Calcular la fuerza de electricidad estática entre dos cuerpos de carga, 1,5 C y 4 C, separados por una distancia de 0,1 m.
Solución:
Tenemos,
q1 = 1,5
q2 = 4
r = 0,1
Usando la fórmula que tenemos,
F = (9 × 10 9 × 1,5 × 4)/0,01
= 215,7 × 10 9 N
Problema 3: Calcular la fuerza de electricidad estática entre dos cuerpos de carga, 2 C y 3 C, separados por una distancia de 1 m.
Solución:
Tenemos,
q 1 = 2
q2 = 3
r = 1
Usando la fórmula que tenemos,
F = (9 × 10 9 × 2 × 3)/1
= 53,92 × 10 9 N
Problema 4: Calcular la fuerza de electricidad estática entre dos cuerpos de carga, 4 C y 6 C, separados por una distancia de 8 m.
Solución:
Tenemos,
q1 = 4
q2 = 6
r = 8
Usando la fórmula que tenemos,
F = (9 × 10 9 × 4 × 6)/64
= 3,37 × 10 9 N
Problema 5: Calcular la fuerza de electricidad estática entre dos cuerpos de carga, 10 C y 3 C, separados por una distancia de 2 m.
Solución:
Tenemos,
q 1 = 10
q2 = 3
r = 2
Usando la fórmula que tenemos,
F = (9 × 10 9 × 10 × 3)/4
= 67,4 × 10 9 N
Problema 6: Calcular la fuerza de electricidad estática entre dos cuerpos de carga, 3 C y 7 C, separados por una distancia de 4 m.
Solución:
Tenemos,
q 1 = 3
q2 = 7
r = 4
Usando la fórmula que tenemos,
F = (9 × 10 9 × 3 × 7)/16
= 11,79 × 10 9 N
Problema 7: Calcular la fuerza de electricidad estática entre dos cuerpos de carga, 4 C y 9 C, separados por una distancia de 12 m.
Solución:
Tenemos,
q1 = 4
q2 = 9
r = 12
Usando la fórmula que tenemos,
F = (9 × 10 9 × 4 × 9)/144
= 2,24 × 10 9 N
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por prabhjotkushparmar y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA