La electrostática estudia las cargas eléctricas en reposo y las fuerzas que ejercen entre sí. Es la base de fenómenos como rayos, electricidad estática y funcionamiento de componentes electrónicos.

💡 La electrostática explica fenómenos cotidianos: toques al tocar metales, cabello que se eriza, atracción de papel a un globo frotado.

Introducción

La carga eléctrica es una propiedad intrínseca de las partículas subatómicas. Existen dos tipos de carga: positiva (+) y negativa (-).

Los átomos neutros tienen igual número de protones (+) y electrones (-). Al ganar o perder electrones, se convierten en iones.

Carga eléctrica

La Ley de Coulomb describe la fuerza electrostática entre dos cargas puntuales:

⚠️ Si duplicas la distancia, la fuerza se reduce a 1/4 (porque F ∝ 1/r²)

Ley de Coulomb

El campo eléctrico es la región del espacio que rodea a una carga eléctrica donde se manifiestan fuerzas eléctricas.

La fuerza sobre una carga de prueba q₀ en el campo es:

💡 El campo eléctrico apunta radialmente hacia afuera para cargas positivas, y hacia adentro para cargas negativas.

Campo eléctrico

Charles-Augustin de Coulomb realizó experimentos con una balanza de torsión para medir fuerzas eléctricas. Experimento 1: Dos pequeñas esferas con cargas iguales q₁ = q₂ = 5 × 10⁻⁶ C se colocan a 10 cm de distancia. Fuerza entre ellas: F = k · |q₁·q₂| / r² F = (9 × 10⁹) × (5×10⁻⁶ × 5×10⁻⁶) / (0.1)² F = (9 × 10⁹) × (25 × 10⁻¹²) / 0.01 F = (225 × 10⁻³) / 0.01 F = 22.5 N (repulsión, ambas positivas) Experimento 2: Las esferas se acercan a 5 cm (la mitad de la distancia original). Nueva fuerza: Si r → r/2, entonces r² → r²/4 Por lo tanto: F_nueva = 4 × F_original F_nueva = 4 × 22.5 = 90 N Conclusión: Al reducir la distancia a la mitad, la fuerza se cuadruplica. Esto confirma que F ∝ 1/r²

La fuerza es inversamente proporcional a r²

🎯 Fórmulas esenciales: Ley de Coulomb: F = k·|q₁·q₂|/r² k = 9 × 10⁹ N·m²/C² Campo eléctrico: E = k·q/r² [N/C] Fuerza en un campo: F = E·q₀ Carga elemental: e = 1.6 × 10⁻¹⁹ C

💡 Tip UAM: Memoriza k = 9 × 10⁹ y e = 1.6 × 10⁻¹⁹. Problemas comunes: calcular fuerza entre cargas, campo eléctrico, y determinar si es atracción o repulsión.

Electrostática: Cargas en reposo

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