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Calculadora del campo eléctrico de una carga puntual
Campo de una carga puntual E = k·|Q|/r² (en N/C, idéntico en V/m): el signo de Q solo fija la dirección — el campo apunta hacia fuera de una carga positiva y hacia dentro de una negativa — y se añade la fuerza que sentiría un electrón allí, F = e·E, como verificación cruzada. Anclas: 1 nC a 1 m da un campo suave de laboratorio, 8.99 N/C; el campo del propio electrón al radio de Bohr es 5.14221×10¹¹ N/C — la unidad atómica de campo eléctrico.
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Guía de uso de la herramienta
Conoce cuándo usar esta herramienta, qué admite y cómo la aplican los usuarios.
Datos clave
Categoría
Science & Education
Tipos de entrada
number, select
Tipo de salida
text
Cobertura de ejemplos
4
API disponible
Sí
Resumen
Esta calculadora determina la magnitud y dirección del campo eléctrico generado por una carga puntual mediante la ley de Coulomb ($E = k \cdot |Q| / r^2$), además de calcular la fuerza electrostática resultante sobre un electrón de prueba.
Cuándo usarlo
Al resolver problemas de electrostática en cursos de física que involucren cargas puntuales.
Para calcular la intensidad del campo eléctrico y la dirección del vector a diversas distancias métricas o subatómicas.
Al verificar la fuerza electrostática ejercida sobre un electrón colocado en un punto específico del campo.
Cómo funciona
1Ingresa el valor numérico de la carga eléctrica ($Q$) y selecciona su unidad de medida (C, mC, µC, nC o pC).
2Define la distancia radial ($r$) desde la carga puntual y especifica su unidad correspondiente (m, cm, mm, µm o nm).
3El sistema convierte los valores al Sistema Internacional y aplica la constante de Coulomb para calcular la intensidad del campo en N/C (o V/m), la orientación radial y la fuerza $F = e \cdot E$ sobre un electrón.
Casos de uso
Demostraciones didácticas en laboratorios de física universitaria y secundaria.
Modelado de campos electrostáticos a escala atómica y molecular.
Comprobación rápida de ejercicios teóricos de electromagnetismo.
Ejemplos
1. Carga típica de laboratorio electrostático
Estudiante de física
Contexto
Se realiza una práctica de laboratorio donde una esfera cargada acumula una pequeña carga electrostática positiva.
Problema
Calcular la intensidad del campo eléctrico generado a 1 metro de distancia por una carga de 1 nC.
Cómo usarlo
Introduce 1 en Carga Q con unidad 'nC' y 1 en Distancia r con unidad 'm'.
Q = 1 nC, r = 1 m
Resultado
Obtiene un campo eléctrico de 8.98755 N/C hacia afuera y una fuerza atractiva sobre un electrón de 1.44×10⁻¹⁸ N.
2. Campo en el radio de Bohr
Investigador en física atómica
Contexto
Se requiere verificar la intensidad del campo electrostático al que está sometido el electrón en el estado fundamental del átomo de hidrógeno.
Problema
Determinar la magnitud del campo eléctrico a una distancia de 5.29177×10⁻¹¹ m respecto a un electrón central.
Cómo usarlo
Ingresa -1.602176634e-19 con unidad 'C' y 5.29177210903e-11 con unidad 'm'.
Preguntas frecuentes
¿Es equivalente medir el campo eléctrico en N/C y en V/m?
Sí, newtons por culombio (N/C) y voltios por metro (V/m) son dimensionalmente idénticos y representan la misma magnitud física.
¿Cómo influye el signo de la carga en el resultado?
El signo define la dirección del campo: apunta radialmente hacia afuera si la carga es positiva y hacia adentro si es negativa.
¿Qué constante electrostática se utiliza en el cálculo?
Utiliza la constante de Coulomb en el vacío, aproximadamente $k \approx 8.98755 \times 10^9 \text{ N}\cdot\text{m}^2/\text{C}^2$.
¿Qué unidades de distancia admite la herramienta?
Admite metros (m), centímetros (cm), milímetros (mm), micrómetros (µm) y nanómetros (nm).
¿Por qué se calcula la fuerza sobre un electrón?
Sirve como verificación cruzada para observar el efecto real del campo sobre una partícula de carga elemental fundamental.