Ley de Coulomb

La fuerza entre cargas en una escala atómica

La ley de Coulomb da la fuerza entre cargas puntuales: F = k·|q₁|·|q₂| ÷ r², con k = 8.99 × 10⁹ N·m²/C². Es atractiva con signos opuestos y repulsiva con signos iguales. Es proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, igual que la gravitación, pero mucho más intensa entre partículas cargadas.

Ejemplo. En el átomo de hidrógeno, el electrón y el protón están separados, en promedio, 5.29 × 10⁻¹¹ m. La fuerza es F = 8.99 × 10⁹ × (1.602 × 10⁻¹⁹)² ÷ (5.29 × 10⁻¹¹)² ≈ 8.2 × 10⁻⁸ N. Parece pequeña, pero la masa del electrón es de apenas 9.1 × 10⁻³¹ kg, de modo que esa fuerza le da una aceleración enorme. Esa atracción eléctrica es la que mantiene al electrón ligado al átomo.

Error típico. Olvidar elevar al cuadrado la distancia completa, incluido su exponente: (5.29 × 10⁻¹¹)² no es 5.29 × 10⁻¹¹. Y creer que la fuerza sobre la carga mayor es mayor: por la tercera ley de Newton, ambas cargas sienten la misma magnitud de fuerza.