La fórmula de la ley de Coulomb
La fuerza entre dos cargas es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia:
F = k · |q₁ · q₂| / r²
- F: fuerza, en newtons (N)
- k: 8.99 × 10⁹ N·m²/C²
- q₁, q₂: valor de cada carga, en culombios (C)
- r: distancia entre las cargas, en metros (m)
En la fórmula, usa el valor de cada carga sin su signo. Los signos indican el sentido: el mismo signo significa repulsión, y signos contrarios, atracción.
| Cambio | Fuerza |
|---|---|
| Multiplicar una carga por 2 | Se multiplica por 2 |
| Multiplicar las dos cargas por 2 | Se multiplica por 4 |
| Multiplicar la distancia por 2 | Se divide entre 4 |
| Multiplicar la distancia por 3 | Se divide entre 9 |
Ejemplo resuelto
q₁ = −4 µC, q₂ = +8 µC, distancia 3 cm. Primero convierte las unidades: 1 µC = 10⁻⁶ C, 3 cm = 0.03 m.
F = 8.99 × 10⁹ × (4 × 10⁻⁶ × 8 × 10⁻⁶) / 0.03² = 319.6 N
Las cargas tienen signos contrarios, así que se atraen. El simulador muestra exactamente este valor al iniciarse.
¿Por qué es importante en química?
Un enlace iónico es la atracción entre iones de carga opuesta. Cuanto mayores son las cargas de los iones y menor es la distancia, más fuerte es la atracción. Los iones Mg2+ y O2− tienen carga doble, por eso el MgO funde a 2852 °C. Los iones Na+ y Cl− tienen carga simple, por eso el NaCl funde a 801 °C.
Lo mismo ocurre en un átomo: los electrones de la capa externa están lejos del núcleo, así que están poco retenidos y se separan con facilidad.
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Arrastra las cargas por la línea y mira cómo cambia la fuerza. Este simulador está incluido en el acceso completo. La descarga es gratis, y 2 unidades y 5 simuladores están abiertos sin cuenta.
¿Cómo se usa el simulador?
- Arrastra con el dedo las cargas q₁ y q₂ por la línea de 0 a 10 cm para cambiar la distancia. Las cargas no pueden acercarse a menos de 0.8 cm.
- Usa los controles Carga 1 y Carga 2 para cambiar cada carga de −10 a +10 µC, de 1 en 1 µC. Una carga negativa es azul, una positiva es roja y una carga cero es gris. Cuanto mayor es la carga, mayor es la bola.
- Lee la fuerza en newtons en el texto de la parte superior.
- Observa las flechas naranjas. Si las flechas apuntan una hacia la otra, la fuerza es de atracción. Si apuntan hacia fuera, es de repulsión. La fuerza sobre cada carga tiene el mismo valor, así que las flechas tienen la misma longitud.
Retos para probar en el simulador
- Desde la posición inicial, arrastra q₁ hasta la marca de 1 cm. La distancia pasa a ser 6 cm, es decir, 2 veces mayor. La fuerza baja de 319.6 N a unos 80 N, así que se divide entre 4.
- Pon Carga 1 en −8 µC. La fuerza se duplica hasta 639.3 N.
- Pon Carga 1 en +4 µC. El valor de la fuerza no cambia, pero las flechas apuntan hacia fuera.
- Pon Carga 2 en 0. La fuerza pasa a ser 0.00 N y las flechas desaparecen.
Errores frecuentes
- Usar la distancia en centímetros. En la fórmula, la distancia debe estar en metros.
- Olvidar elevar la distancia al cuadrado. Si la distancia se multiplica por 2, la fuerza se divide entre 4, no entre 2.
