Calculadora de la ley de Coulomb

La ley de Coulomb describe la interacción electrostática entre dos cargas puntuales ideales. La magnitud de la fuerza es proporcional al producto de las magnitudes de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. En el vacío, la constante de proporcionalidad es aproximadamente 8.98755 por 10 elevado a la novena potencia, en newtons por metro cuadrado sobre culombio cuadrado. Esta calculadora convierte las unidades de carga y distancia seleccionadas a culombios y metros antes de aplicar la ecuación. Los signos de las cargas determinan el sentido de la fuerza. Las cargas del mismo signo se repelen y las de signos opuestos se atraen. La calculadora muestra la fuerza como una magnitud positiva e indica por separado el tipo de interacción. Así se evita confundir un resultado algebraico negativo con una magnitud de fuerza negativa. En un cálculo vectorial completo, la fuerza actúa a lo largo de la recta que une las cargas, con el sentido definido por un sistema de coordenadas. La distancia influye notablemente mediante una relación de inverso del cuadrado. Al duplicar la separación, la fuerza se reduce a la cuarta parte; al reducirla a la mitad, la fuerza se cuadruplica. La dependencia respecto a la carga es lineal, de modo que duplicar una de las cargas duplica la fuerza. Estas relaciones ayudan a explicar la intensidad de las interacciones microscópicas y el rápido debilitamiento de los efectos electrostáticos con la distancia. La distancia introducida debe representar la separación entre los centros de cargas que puedan considerarse puntuales. Un medio material reduce la interacción ideal del vacío según su constante dieléctrica relativa. Para el aire suele usarse un valor aproximado de uno, mientras que para el agua en condiciones habituales es cercano a ochenta. La calculadora divide la fuerza, el campo y la energía potencial entre el valor dieléctrico relativo introducido. La permitividad real varía con la temperatura, la frecuencia, la composición y las condiciones del campo, por lo que debes usar un valor adecuado para tu aplicación. La intensidad del campo eléctrico que se muestra aquí es la magnitud del campo producido por la carga 1 en la posición de la carga 2. Se obtiene multiplicando la constante de Coulomb por el valor absoluto de la primera carga y dividiendo entre la constante dieléctrica relativa y el cuadrado de la distancia. La energía potencial es la constante multiplicada por el producto de las cargas con sus signos, dividida entre la constante dieléctrica y la distancia. A diferencia de la magnitud de la fuerza, la energía potencial es negativa para cargas opuestas y positiva para cargas del mismo signo, tomando como referencia convencional una energía nula en el infinito. El modelo de cargas puntuales no considera el tamaño finito de los objetos, la distribución de carga, la geometría de polarización, los conductores cercanos, el apantallamiento ni los efectos cuánticos. Para varias cargas, calcula cada contribución vectorial y aplica el principio de superposición en lugar de introducir directamente la carga escalar total. La herramienta es adecuada para ejercicios de física y estimaciones preliminares. El diseño de alta tensión, el modelado a nanoescala y los problemas electrostáticos en los que la seguridad es crítica requieren un análisis numérico que considere la geometría y propiedades de los materiales verificadas.