Campo eléctrico

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Campo eléctrico
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Concepto:Toda región del espacio que rodea una carga eléctrica estática, tal que al acercar otra carga eléctrica positiva de prueba, se manifiesta una fuerza de atracción o de repulsión.
Campo eléctrico. Toda región del espacio que rodea una carga eléctrica estática, tal que al acercar otra carga eléctrica positiva de prueba, se manifiesta una fuerza de atracción o de repulsión. El campo eléctrico se manifiesta alrededor del espacio volumétrico de una carga electrostática como un campo de fuerzas conservativas, el cual se puede detectar mediante la ubicación de una carga positiva de prueba en esta región. El campo eléctrico es una cantidad vectorial y por lo tanto tiene magnitud, dirección y sentido.

Contenido

Conceptos generales

Michael Faraday fue el primero a proponer el concepto de campo eléctrico y también contribuyó con otros trabajos para el electromagnetismo, posteriormente este concepto fue mejorado con los trabajos de Maxwell quien fue discípulo de Faraday.

El concepto de campo eléctrico surgió de la necesidad de explicar la acción de fuerzas a distancia. El campo eléctrico existe en una región del espacio cuando, al colocar una carga eléctrica en esta región, tal carga es sometida a una fuerza eléctrica.

El campo eléctrico puede ser comprendido como una entidad física que transmite a todo el espacio la información de la existencia de un cuerpo electrificado y al colocar otra carga en esta región, será constatada la existencia de una fuerza de origen eléctrico actuando sobre esta carga.

Definición matemática

Campo eléctrico producido por un conjunto de cargas puntuales.
Campo eléctrico producido por un conjunto de cargas puntuales.
Matemáticamente se describe como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor (q) sufre los efectos de una fuerza eléctrica (F) dada por la siguiente ecuación:

Donde (E) es la sumatoria vectorial de la intensidad de cada una de las cargas puntuales presentes en la gráfica. La fuerza a la que la carga queda sometida será de atracción o de repulsión, dependiendo del signo de dicha carga. La dirección del vector campo eléctrico tendrá la misma dirección de la recta que une el punto considerado y la carga generadora.

La unidad del campo eléctrico en el Sistema Internacional de Unidades es: Newton por Culombio (N/C), Voltio por metro (V/m) o, en unidades básicas, kg·m·s−3·A−1 y la ecuación dimensional es MLT-3I-1.

Líneas de fuerzas

Representación del campo eléctrico creado por dos cargas positivas de igual magnitud y por un dipolo eléctrico.[1]
Representación del campo eléctrico creado por dos cargas positivas de igual magnitud y por un dipolo eléctrico.[1]

Faraday durante sus investigaciones consideró que el campo eléctrico por sus propiedades físicas podía ser representado mediante líneas imaginarias de fuerza, las cuales son radiales a las cargas eléctricas pero tangentes a la dirección del campo eléctrico para cualquier punto, de esta manera explicó la existencia de la fuerza de atracción o de repulsión cuando interactúan cuerpos electrizados.

De sus investigaciones, Faraday comprobó experimentalmente que las líneas de fuerza emergen o salen de las cargas eléctricas positivas, pero inciden o entran a las cargas eléctricas negativas, como resultado de sus estudios experimentales, en 1934 Faraday concluyó que las líneas de fuerza tienen las siguientes propiedades físicas:

  • Las líneas de fuerza del campo eléctrico salen de las cargas eléctricas positivas y entran a las cargas eléctricas negativas.
  • En cada punto del espacio solo pasa una línea de fuerza, pero si se cruzan dos o mas, entonces deberá calcularse la línea de fuerza resultante a través de una suma vectorial.
  • La densidad de líneas de fuerza de campo eléctrico es proporcional a la intensidad de campo eléctrico a la que llamó Flujo Eléctrico.

Espectro del campo eléctrico

Con base a las conclusiones obtenidas por Faraday, el espectro del campo eléctrico se puede definir como: la representación gráfica del campo eléctrico para cada una de las cargas eléctricas.

Ley de los signos

Estable que: al interactuar dos cargas eléctricas del mismo signo se ejerce una fuerza de repulsión mientras que si las cargas son de signo contrario se manifiesta una fuerza de atracción.

Intensidad del campo eléctrico

La intensidad del campo eléctrico (E) representa la cuantificación o magnitud del campo eléctrico, y se define como la fuerza que experimenta una carga eléctrica de prueba positiva (q), colocada en un punto dentro del campo eléctrico.

La intensidad del campo eléctrico es una cantidad vectorial, porque resulta de dividir una cantidad vectorial que es la fuerza entre una cantidad escalar, que es la carga eléctrica.

Carga eléctrica puntual

Es la consideración de concentración de toda la carga eléctrica de un cuerpo electrizado en un solo punto del propio cuerpo. Esta consideración solo se hace para efecto de estudio y de cálculos, porque en realidad la carga eléctrica se distribuye uniformemente en toda la superficie exterior del cuerpo.

Ley de Coulomb

La ley de Coulomb, que establece cómo es la fuerza entre dos cargas eléctricas puntuales, constituye el punto de partida de la Electrostática como ciencia cuantitativa.

Fue descubierta por Priestley en 1766, y redescubierta por Cavendish pocos años después, pero fue Coulomb en 1785 quien la sometió a ensayos experimentales directos.

La Ley de Coulomb dice que:
«la fuerza electrostática entre dos cargas puntuales es proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa, y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario.»[2]

Véase también

Referencias

  1. Representación del campo eléctrico creado por dos cargas positivas de igual magnitud y por un dipolo eléctrico. Imagen disponible en: http://es.wikibooks.org/wiki/Electricidad/Campo_el%C3%A9ctrico. Consultada el 7 de septiembre de 2012.
  2. Interacciones Eléctricas. La Ley de Coulomb. Disponible en: http://bacterio.uc3m.es/docencia/profesores/daniel/pfisicos/ficheros/coulomb.pdf.

Fuentes