En este artículo, vamos a discutir sobre la fuerza electrostática y cómo depende exhaustivamente de la distancia.
Una fuerza entre las dos partículas cargadas se conoce como fuerza electrostática y la fuerza de la fuerza depende de la cantidad de carga retenida por la partícula y la distancia que la separa de la otra partícula cargada.
Gráfico de distancia y fuerza electrostática
La fuerza electrostática entre las dos cargas en reposo viene dada por la relación:
mi=1/4 πɛ (q1q2/r2)
Si la distancia entre las dos cargas aumenta, entonces la fuerza electrostática entre cargas iguales disminuirá, y entre cargas diferentes la fuerza electrostática aumentará al expandirse la distancia entre las dos cargas.
Si las dos cargas son cargas iguales, el producto de las dos cargas será positivo y, por lo tanto, la fuerza electrostática será positiva.
A medida que aumenta la distancia entre las dos cargas, la fuerza disminuirá bruscamente al principio y luego disminuirá gradualmente más. Por lo tanto, el gráfico anterior muestra una curva exponencial.
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Ejemplo: Considere dos cargas q1 yq2 con cargas de 1C y 2C respectivamente. Averigüe que la variación en la fuerza electrostática entre estas dos cargas es la distancia entre los dos cambios y luego trace el gráfico.
Dado: q1 = 1C
q2 = 2C
En d=1cm
E1=1/4πɛq1q2/r2
E1* = 9 109*{1C*2C/(1)2}
* = 9 109*2=18*109N
En d=2cm
E2=1/4πɛ(q1q2/r2)
E2* = 9 109*(1C*2C/(2)2)
E2* = 9 109*frac{2/4}
=9* 109*0.5=4.5*109 N
En d=3cm
E3= 1/4πɛ(q1q2/r2)
* = 9 109*(2/9)
=2* 109 N
En d=4cm
E4= 1/4πɛ(q1q2/r2)
E4* = 9 109*{1C*2C/(4)2}
* = 9 109*{2/16}
* = 1.125 109 N
En d=5cm
E5= 1/4πɛ(q1q2/r2)
E5* = 9 109*{1C* 2C/(5)2}
* = 9 109*{2/25}
* = 0.72 109N
Ahora, tracemos el gráfico para lo anterior.
Tenemos,
| Distancia (cm) | Fuerza electrostática (× 109 N) |
| 1 | 18 |
| 2 | 4.5 |
| 3 | 2 |
| 4 | 1.125 |
| 5 | 0.72 |
Por lo tanto, es claro que el fuerza electro-estática disminuirá exponencialmente con la expansión de la distancia si las dos cargas son como partículas cargadas.
Además, veamos la relación entre la fuerza electrostática y la distancia si las dos cargas son cargas diferentes. Sabemos muy bien que las dos cargas diferentes muestran las fuerzas de atracción entre sí y, por lo tanto, esta fuerza aumentará si la distancia entre ellas aumenta y el gráfico se verá como se muestra a continuación:
El producto de una partícula cargada negativamente y una cargada positivamente dará un producto negativo y, por lo tanto, la fuerza electrostática es negativa. A medida que aumenta la distancia que separa a los dos, la fuerza de atracción entre los dos aumentará por distancia cuadrada.
Entendamos por qué el gráfico muestra una curva exponencial también en este caso, tomando un ejemplo simple que se muestra a continuación.
Ejemplo: Considere dos cargas q1 yq2 con cargas de -1C y 2C respectivamente. Encuentre la fuerza electrostática con la distancia variable que separa las dos partículas cargadas y luego trace el gráfico de la misma.
Dado: q1 = -1C
q2 = 2C
En d=1cm
E5= 1/4πɛ(q1q2/r2)
E5* = 9 109*{-1C*2C/(1)2}
* = 9 109 * (-2)=-18*109N
En d=2cm
E2= 1/4πɛ(q1q2/r2)
E2* = 9 109*{-1C*2C/(2)2}
E2=9* 109*{-2/4}
* = 9 109(-0.5)=-4.5*109N
En d=3cm
E3= 1/4πɛ(q1q2/r2)
E3* = 9 109*{-1C*2C/(3)2}
* = 9 109*{-2/9}
= -2 * 109 N
En d=4cm
E4= 1/4πɛ(q1q2/r2)
E4=9* 109*{-1C*2C/(4)2}
* = 9 109*{-2/16}
= -1.125 * 109N
En d=5cm
E5= 1/4πɛ(q1q2/r2)
E5* = 9 109*{-1C*2C/(5)2}
* = 9 109*{-2/25}
= -0.72 * 109N
Ahora, tracemos el gráfico para lo anterior.
Tenemos,
| Distancia (cm) | Fuerza electrostática (× 109 N) |
| 1 | -18 |
| 2 | -4.5 |
| 3 | -2 |
| 4 | -1.125 |
| 5 | -0.72 |
Por lo tanto, está claro en el gráfico que a medida que aumenta la distancia entre las dos cargas diferentes, la fuerza electrostática aumenta junto con la distancia.
Lea más sobre la ¿Es la fuerza electrostática conservadora: información exhaustiva?.
¿Cómo se relacionan la fuerza electrostática y la distancia?
La fuerza electrostática está relacionada con una distancia por la relación E= 1/4πɛ(q1q2/r2)
La fuerza de atracción entre los dos aumentará si separamos las dos cargas y la fuerza de repulsión aumentará si las cargas se colocan cerca una de la otra.
La fuerza electrostática depende principalmente de la carga de las partículas, según la cual la fuerza de atracción o repulsión entra en escena. Se basa completamente en la carga de la partícula y la distancia.
Lea más sobre la Fuerza electrostática neta: cómo encontrar, problemas y preguntas frecuentes.
Problema: Tres partículas cargadas están separadas por una distancia que tiene diferentes cargas como se muestra en la siguiente figura. Calcular la fuerza electrostática sobre la carga Q1.
La fuerza electrostática entre la carga Q1 y Q2 is
E1=1/4πɛ0(q1q2/r2)
* = 9 109*{1C*3C/(2)2}
* = 9 109*{3/4}
* = 6.75 109N
La fuerza electrostática entre la carga Q1 y Q3 is
E2=1/4πɛ0(q1q2/r2)
* = 9 109*{1C*(-2)/(3)2}
* = 9 109* {(-2)/9}
= -2 * 109N
Por lo tanto, la fuerza neta que actúa sobre el punto
F=E1+ E2
=(6.75-2)*109
* = 4.75 109N
La fuerza neta sobre la carga puntual Q1 es 4.75 × 109 N.
Lea más sobre la Ejemplos de fuerza eléctrica: ejemplos exhaustivos.
¿La fuerza electrostática aumenta con la distancia?
La fuerza electrostática aumenta con la distancia si las dos cargas eléctricas que se mantienen son cargas diferentes.
Como la fuerza electrostática es inversamente proporcional a la distancia que separa las dos cargas eléctricas, la fuerza de atracción aumentará cuando esta distancia se alargue cada vez más.
Este no es el caso entre las cargas repulsivas. Si aumenta la distancia que separa las dos cargas eléctricas, esta fuerza de repulsión entre las dos cargas disminuirá. Entonces, en el caso de cargas similares, la fuerza electrostática disminuirá a medida que se reduzca la brecha entre las dos cargas eléctricas.
Lea más sobre la Fuerza sobre carga móvil en campo eléctrico: varios enfoques y ejemplos de problemas.
¿Cómo aumenta la distancia la fuerza?
La fuerza aumenta si la distancia entre cargas iguales se reduce y entre cargas diferentes se amplía.
La fuerza de atracción entre las dos cargas diferentes aumenta si aumenta la distancia que las separa, y la fuerza electrostática de repulsión será mayor cuando las dos cargas iguales estén muy cerca una de la otra, es decir, si la distancia entre las dos cargas será mayor. ser mínimo.
¿Cómo funciona la fuerza electrostática?
Una fuerza de atracción o repulsión entre las dos cargas se llama fuerza electrostática.
La fuerza electrostática depende directamente de la carga que lleva una partícula dependiendo del número de protones y electrones constituidos por la partícula.
Dependiendo de la carga, existe una fuerza de atracción o repulsión entre las dos cargas separadas por cierta distancia. Las cargas diferentes muestran la fuerza de atracción electrostática a medida que los portadores de electrones en la partícula se atraen hacia la partícula que tiene el máximo de portadores de protones que están cargados positivamente porque los electrones pueden llenar los espacios vacíos en la partícula cargada positivamente.
Bueno, las cargas similares aplicarán una fuerza entre sí para alejarse en sentido contrario. Esto se debe a que dos partículas cargadas positivamente tendrán el número máximo de protones y, por lo tanto, se alejarán si no hay disponibilidad de electrones. Lo mismo ocurre cuando dos cargas tienen carga negativa y tienen más cantidad de electrones, la partícula ya no tomará más cantidad de electrones, por lo tanto, no muestra atracción entre sí.
Lea más sobre la Electrostática.
Preguntas frecuentes
¿Qué es el potencial electrostático?
El potencial de las cargas eléctricas para realizar el trabajo o realizar el trabajo define el potencial eléctrico de esa carga.
El potencial electrostático es la energía requerida para llevar una partícula cargada desde una posición infinita a una distancia finita mediante la aplicación de la fuerza electrostática entre la carga puntual y esa partícula a una distancia infinita.
¿En qué se diferencia el potencial eléctrico de la fuerza eléctrica?
El potencial eléctrico es la energía de una partícula, mientras que la fuerza eléctrica es una fuerza impuesta por dos o más partículas cargadas.
La energía necesaria para que una partícula cargada realice el trabajo se denomina potencial eléctrico y, por el contrario, la fuerza adquirida entre las dos partículas cargadas es la fuerza eléctrica.
¿Qué es la electrostática?
El término electrostática se refiere a los portadores de carga eléctrica y sus características.
Siempre hay una fuerza de atracción y repulsión que depende del número de portadores de carga en la partícula que se conoce como fuerza electrostática.
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Hola, soy Akshita Mapari. He hecho M.Sc. en física. He trabajado en proyectos como Modelado numérico de vientos y olas durante un ciclón, Física de juguetes y máquinas de emoción mecanizadas en parque de atracciones basados en la Mecánica Clásica. He seguido un curso sobre Arduino y he realizado algunos mini proyectos en Arduino UNO. Siempre me gusta explorar nuevas zonas en el campo de la ciencia. Personalmente creo que aprender es más entusiasta cuando se aprende con creatividad. Aparte de esto, me gusta leer, viajar, rasguear la guitarra, identificar rocas y estratos, fotografiar y jugar al ajedrez.
