Page 161 - Libro Hipertextos Fisica 2

Componente: Procesos físicos

1.5.2 La fuerza eléctrica en otros materiales Tabla 5.1
La fuerza eléctrica depende de la constante electrostática K, la cual se definió Valores de la constante
para el vacío y que, en términos prácticos, es la misma para el aire. Si el medio dieléctrica, k d
es otro, esta constante presenta variaciones notables de tal forma que la fuerza Vacío 1
electrostática entre los cuerpos cargados presenta variaciones. Según el medio, Aire 1
la constante electrostática K, se expresa como:
Vidrio 4,5
9
2
?
9 � 10N m/C 2
K � Aceite 4,6
k d
Mica 5,4
La constante k es la constante dieléctrica del medio material y no tiene unida-
d
des. En la tabla 5.1 se muestran algunos valores para la constante dieléctrica. Agua 81
EJEMPLOS

1. Calcular la fuerza entre dos cargas cuyos valores son 21 C y 2 C, que se encuentran en el agua separadas
una distancia de 1 cm.
Solución:
De acuerdo con la tabla 5.1, calculamos la k del agua, entonces:
d
9
2
?
K � 9 � 10N m/C 2
k d
9
2
?
K � 9 � 10N m/C 2 Al remplazar
81
K 5 1,1 3 10 N ? m /C Al calcular
8
2
2
Por tanto, la fuerza eléctrica es:
q ? q
F 5 K 1 2
r 2
��
8
F � 1,1 � ( 10N m/C )? 2 2 ( 2 � 10 � 6 C)( 1 10 � 6 C) Al remplazar
( 0,01 m) 2
F 5 22,2 N Al calcular
En el agua, las dos esferas se atraen con una fuerza de 22,2 N.
2. Una carga puntual positiva de 2 mC se encuentra separada 50 cm de otra carga negativa de 5 mC.
Determinar la fuerza con la que interactúan cuando se encuentran en el aire y cuando se encuentran en
el aceite.
Solución:
Ya que las cargas son de distinto signo, aparecen entre ellas fuerzas de atracción que se representan en la figura.
La norma de la fuerza que actúa en cualquiera de las cargas se calcula mediante la ley de Coulomb.
Como las unidades de K están en el SI, entonces:
26
26
q 5 2 3 10 C, q 5 25 3 10 C, r 5 0,5 m Al convertir al SI
1
2
A partir de la ley de Coulomb, F aire 5 K q 1 ? q 2 2 �C �5 �C
r 2
9
F aire � 9 � ( 10N m/C)? 2 2 ( 2 � 10 � 6 C)( 5� � 10 � �6 C) F F
( 0,5m) 2 � �
F 5 20,36 N
aire
K q 1 ? q 2 50 cm
F aire 5 ?
k d r 2
( 9 � 10N m/C)? 2 2 ( 2 � 10 � 6 C)(�55 � 10 � 6 C)
9
F aire � ? 5 20,08 N
4,6 ( 0,5m) 2
En el aire interactúan con una fuerza de 20,36 N y en el aceite con una fuerza de 20,08 N.

© Santillana 161

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