Ejercicios: Ley de Coulomb

Enuncia la ley de Coulomb con tus palabras y escribe su expresión matemática, indicando qué representa cada símbolo y en qué unidades del Sistema Internacional se expresa cada magnitud.

Indica si la fuerza eléctrica entre cada par de cargas es de atracción o de repulsión: a) $+3\ \mu\text{C}$ y $-3\ \mu\text{C}$; b) $-5\ \mu\text{C}$ y $-2\ \mu\text{C}$; c) $+1\ \mu\text{C}$ y $+4\ \mu\text{C}$.

Dos cargas puntuales se repelen con una fuerza $F$. Si la distancia entre ellas se duplica sin cambiar las cargas, ¿cuántas veces mayor o menor se vuelve la fuerza? Justifica tu respuesta con la ley de Coulomb.

Dos cargas puntuales de $q_1 = +2{,}0\ \mu\text{C}$ y $q_2 = +3{,}0\ \mu\text{C}$ están separadas $0{,}30\ \text{m}$ en el aire. Calcula el módulo de la fuerza eléctrica entre ellas y di si es de atracción o repulsión. Usa $k = 9{,}0 \times 10^{9}\ \text{N·m}^2/\text{C}^2$.

Dos esferas pequeñas con cargas $q_1 = -4{,}0\ \text{nC}$ y $q_2 = +5{,}0\ \text{nC}$ se encuentran a $2{,}0\ \text{cm}$ una de la otra. Calcula la fuerza entre ellas expresada en newtons, con $k = 9{,}0 \times 10^{9}\ \text{N·m}^2/\text{C}^2$ y $1\ \text{nC} = 10^{-9}\ \text{C}$, e indica su carácter.

Dos cargas iguales de $q = 1{,}0\ \mu\text{C}$ se repelen con una fuerza de $0{,}10\ \text{N}$. Calcula la distancia que las separa. Usa $k = 9{,}0 \times 10^{9}\ \text{N·m}^2/\text{C}^2$.

Tres cargas puntuales están alineadas sobre una recta: $q_1 = +2{,}0\ \mu\text{C}$ en $x = 0$, $q_2 = -3{,}0\ \mu\text{C}$ en $x = 0{,}20\ \text{m}$ y $q_3 = +1{,}0\ \mu\text{C}$ en $x = 0{,}50\ \text{m}$. Calcula la fuerza neta (módulo y sentido) sobre $q_2$ debida a las otras dos cargas. Usa $k = 9{,}0 \times 10^{9}\ \text{N·m}^2/\text{C}^2$ y justifica el sentido de cada fuerza componente.

Dos cargas puntuales positivas, $q_1 = 4{,}0\ \mu\text{C}$ y $q_2 = 1{,}0\ \mu\text{C}$, están separadas $0{,}30\ \text{m}$. Se quiere colocar una tercera carga sobre la recta que las une, de modo que quede en equilibrio. Determina en qué posición (medida desde $q_1$) debe ubicarse, argumenta por qué debe estar entre ambas cargas y comprueba que las dos fuerzas sobre ella se anulan. Usa $k = 9{,}0 \times 10^{9}\ \text{N·m}^2/\text{C}^2$ si lo necesitas.