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La carga eléctrica
1.5.3 Medida de la fuerza electrostática
Es posible encontrar la fuerza eléctrica entre dos cuerpos cargados, al
suspender una pequeña esfera metálica en un hilo delgado y colgar el
conjunto en un soporte aislante. Este conjunto se llama péndulo elec-
trostático. Si se electrifica la esfera negativamente por conducción, al
acercarle una barra de vidrio cargada, se puede verificar que la esfera
abandona su posición de equilibrio (figura 6).
En esta posición, la esfera se encuentra en equilibrio, por tanto, la suma
de las fuerzas que actúan sobre ella es cero. En consecuencia, podemos
escribir:
SF 5 T ? sen a 2 F 5 0
x
e
a SF 5 2w 1 T ? cos a 5 0
y
Por tanto:
T � F e y T � w
sen � cos �
Al igualar T, tenemos que:
y
F e w
a �
T sen � cos �
F w sen � sen �
?
e F e � cos � � w tan �
x
F 5 w ? tan a
e
w Por tanto, es posible obtener experimentalmente el valor de la fuerza
electrostática ejercida sobre un péndulo electrostático, si se mide el peso
Figura 6. Péndulo electrostático con el cual se de la esfera y la amplitud del ángulo que forma el hilo con la vertical.
puede calcular experimentalmente la fuerza
electrostática, mediante un análisis dinámico.
EJEMPLO
Calcular la fuerza que se ejerce sobre una carga puntual de 5 mC por la acción de otras dos cargas eléctricas
de 2 mC cada una, también puntuales, situadas todas ellas en los puntos representados en la figura.
q 5 2 mC q 5 5 mC q 5 2 mC
2
3
1
F 2,1 F 2,3
2 m
Solución:
El sistema de cargas queda representado en la figura:
2 (
9
2
?
F 2,1 � K q 1 ? 2 q 2 � (9 � 10 Nm /C ) 5 � 110 � 6 C)(2 � 10 � 6 C) � 0,09 N
2
r 1,2 ( 1m)
2 (
9
2
?
F 3,1 � K q 1 ? 2 q 3 � (9 � 10 Nm /C ) 5 � 110 � 6 C)(2 � 10 � 6 C) � 0,09 N
2
r 1,3 ( 1m)
Por tanto, la fuerza neta es:
F 5 F 1 F 3.1
N
2.1
F 5 (0,09 N 1 0,09 N)
N
F 5 0,18 N
N
162 © Santillana
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