En este post te explicamos qué son las cargas puntuales en electromagnetismo y cuáles son los diferentes tipos de cargas puntuales. También podrás ver cómo calcular el campo eléctrico y el potencial eléctrico que genera una carga puntual. Además, encontrarás cómo determinar la fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales.
Índice
¿Qué es una carga puntual?
En electricidad, una carga puntual es un cuerpo con carga eléctrica que es tan pequeño que puede considerarse como un punto.
Por ejemplo, los protones y los electrones tienen unas dimensiones tan pequeñas que pueden considerarse como cargas puntuales.
Las cargas puntuales se miden culombios (C), que es la unidad de la carga eléctrica en el Sistema Internacional (SI).
Tipos de cargas puntuales
Existen dos tipos de cargas puntuales:
- Carga puntual positiva: el cuerpo tiene más protones que electrones, se denota con el signo +.
- Carga puntual negativa: el cuerpo tiene más electrones que protones, se denota con el signo -.
Las cargas eléctricas puntuales interaccionan entre sí. En concreto, dos cuerpos con el mismo tipo de carga eléctrica (positiva/positiva o negativa/negativa) se repelen entre sí, mientras que dos cuerpos con diferente tipo de carga eléctrica (positiva/negativa o negativa/positiva) se atraen entre sí.
Campo eléctrico creado por una carga puntual
El campo eléctrico creado por una carga puntual es igual a la constante de Coulomb por la carga que genera el campo eléctrico dividido por el cuadrado de la distancia entre la carga y el punto en el que se calcula la intensidad del campo eléctrico.
Donde:
- es la intensidad del campo eléctrico en un punto.
- es la constante de Coulomb.
- es la carga eléctrica que crea el campo.
- es la distancia entre la carga que genera el campo y el punto en el que se mide la intensidad del campo eléctrico.
Ten en cuenta que el campo eléctrico es un campo vectorial, por lo que si en lugar del módulo del campo queremos hallar su intensidad en forma de vector, debemos utilizar la siguiente fórmula:
Donde es el vector unitario del vector .
Esta fórmula se deduce a partir de la ley de Coulomb.
Potencial eléctrico creado por una carga puntual
El potencial eléctrico creado por una carga puntual es igual a la constante de Coulomb por la carga que crea el campo eléctrico dividido por la distancia entre dicha carga y el punto en el que se calcula el potencial.
Por lo tanto, la fórmula para calcular el potencial eléctrico es la siguiente:
Donde:
- es el potencial eléctrico.
- es la constante de Coulomb, cuyo valor en el vacío es aproximadamente 9·109 N·m2/C2.
- es la carga eléctrica que crea el campo.
- es la distancia entre la carga que genera el campo y el punto en el que se mide el potencial eléctrico.
Fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales
La ley de Coulomb es una ecuación que permite determinar la fuerza con la que dos cargas puntuales se atraen.
Así pues, la ley de Coulomb dice que la fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales es directamente proporcional a la constante de Coulomb y al producto de ambas cargas y es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las dos cargas.
Donde:
- es la fuerza eléctrica de atracción o repulsión.
- es la constante de Coulomb.
- y son los valores de las dos cargas puntuales.
- es la distancia entre las dos cargas puntuales.
El signo de esta fuerza indica si las dos cargas puntuales se atraen o se repelen. Cuando las dos cargas puntuales tienen el mismo signo la fuerza eléctrica es positiva, lo que significa que las partículas se repelen. Por otro lado, cuando las dos cargas tienen signo distinto la fuerza eléctrica es negativa, lo que quiere decir que las partículas se atraen.