⚛️ Clase de Física – Grado 11

Tema: Ley de Coulomb y Campo Eléctrico

🎯 Objetivo de aprendizaje

Comprender y aplicar la Ley de Coulomb y el concepto de campo eléctrico para analizar la interacción entre cargas eléctricas, calcular fuerzas eléctricas y representar gráficamente campos generados por cargas puntuales.

📘 DBA

       11.3: Describe interacciones entre cuerpos a partir de campos de fuerza.

• 11.6: Aplica modelos de fuerzas y campos eléctricos para explicar fenómenos físicos.

• 11.7: Interpreta representaciones gráficas de fenómenos eléctricos y su relación con situaciones reales.

🧠 Conceptualización

⚡ 1. Ley de Coulomb

Establece la magnitud de la fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales:

F=k⋅q1⋅q2  /r^2​

Donde:

• $F$: fuerza eléctrica (N)

• k=9×10^9  N .m2/C2: constante de Coulomb

• q1,q2: cargas eléctricas (Coulomb)

• $r$: distancia entre las cargas (m)

📌 La fuerza es atractiva si las cargas son opuestas, y repulsiva si son iguales.

🧲 2. Campo eléctrico

Es una región del espacio donde una carga eléctrica ejerce fuerza sobre otra sin tocarla.

🌐 Definición formal:

E=F / q             o           E =Q /r2​

Donde:

• $E$: intensidad del campo eléctrico (N/C)

• $F$: fuerza sobre la carga de prueba $q$

• $Q$: carga generadora del campo

• $r$: distancia desde $Q$ al punto donde se mide el campo

🧭 Representación gráfica del campo eléctrico

• Las líneas del campo eléctrico:

  • Salen de cargas positivas y entran en cargas negativas.

  • Nunca se cruzan.

  • Son más densas donde el campo es más fuerte.

• El vector campo eléctrico apunta en la dirección de la fuerza que actuaría sobre una carga de prueba positiva.

🧮 Ejemplo resuelto – Ley de Coulomb

Dos cargas q1=3×10−6 Cq_1 = 3 \times 10^{-6} \, Cq1​=3×10−6C y q2=−2×10−6 Cq_2 = -2 \times 10^{-6} \, Cq2​=−2×10−6C están separadas por 0.2 m:

F=9×109⋅(3×10−6)(2×10−6) / (0.2)2=54×10−30.04=1.35 N

📌 La fuerza es atractiva (porque las cargas son opuestas).

🎥 Videos de apoyo

1. Ley de Coulomb explicada con ejercicios

2. Campo eléctrico visual – simulación PhET

3. Representación de líneas de campo

👥 Actividad colaborativa – Simulación y análisis

🔧 Herramienta sugerida:

👉 Simulación “Cargas y campos” – PhET

Instrucciones (en grupos):

1. Inserten una carga positiva y observen el campo que genera.

2. Inserten una carga negativa y observen cómo cambia la dirección.

3. Coloquen dos cargas: iguales o distintas.

   • ¿Cómo se comportan las líneas de campo?

   • ¿Dónde se anula el campo?

📌 Realiza un esquema a mano en el cuaderno de:

• Campo de una carga positiva

• Campo de una carga negativa

• Campo entre dos cargas opuestas

✍️ Actividad individual – Aplicación

1. Dos cargas puntuales de $C$ y $C$ , están separadas por 0.3 m.
   a) Calcula la fuerza que se ejercen.
   b) ¿Es atractiva o repulsiva?

2. Una carga positiva de  C = 5×10^-6,  genera un campo eléctrico.
   a) ¿Cuál es la intensidad del campo a 0.4 m de la carga?
   b) Si se coloca una carga de prueba de  C = 2× 10^-6,, ¿qué fuerza experimenta?

3. Dibuja el campo eléctrico entre:

   • a) Dos cargas del mismo signo

   • b) Dos cargas de signo opuesto

✅ Rúbrica de evaluación

1. Dos cargas puntuales q 1= – 50 μC, q2= + 30 μC, se encuentran encima de una recta, Determinar: a) la distancia que se
deben separar las cargas q1 y q2 para que la fuerza eléctrica entre ambas cargas sea de 10 N.

K= 8,8541878176×10⁹ (N·m²)/C²  

K= 9x10⁹ (N·m²)/C²

2. Una carga de 4×10^-6 C se encuentra 3 m de una carga de -9×10^-6 C, ¿Cuál es la magnitud de la fuerza de atracción entre las cargas?

3. Una carga de -7×10^-7 C ejerce una fuerza a otra carga de 0.457 N a una distancia de 4.5 metros, ¿cuál es el valor de la segunda carga?