Campo eléctrico


Al estudiar la fuerza que un conjunto de cargas ejerce sobre otra carga dada, interesa separar los factores que dependen exclusivamente de esta última, de los que dependen del resto de las cargas y de sus posiciones respecto de ésta. Para ello definimos el concepto de campo eléctrico en un punto:

Definimos el campo eléctrico E en un punto como la fuerza por unidad de carga que experimenta una partícula en dicho punto debida al resto de las cargas.
campo eléctrico E
Inversamente, la fuerza eléctrica que actúa sobre una partícula en un punto es igual al producto de su carga por el campo eléctrico en dicho punto, debido al resto de las partículas:
El campo eléctrico, al igual que la fuerza, es un vector. El campo eléctrico es consecuentemente un campo vectorial.
campo eléctrico es consecuentemente un campo vectorial.
Estrictamente, el campo eléctrico es el conjunto total de vectores E. El término oficial de E, en un punto, es intensidad de campo eléctrico, pero en la práctica cometeremos un abuso y utilizaremos el término campo eléctrico para designar a E, igual a como hicimos con el campo gravitatorio.

En el Sistema Internacional, el campo eléctrico se mide en newton/ culombio.

De la expresión anterior y de la ley de Coulomb se deduce que el campo eléctrico producido por una sola partícula, de carga Q', está dada por:
campo eléctrico producido por una sola partícula, de carga Q'

en donde r es la distancia de la carga que produce el campo al punto en donde se calcula, y r es el vector unitario en la dirección que une los dos puntos anteriores. Vemos cómo el valor de E no depende de la carga Q sobre la que actúa.
líneas de fuerza del campo eléctrico 3

Cuando el campo es debido a varias cargas, su valor es igual a la suma vectorial de expresiones, como la anterior, correspondientes a cada una de las cargas:
en donde el índice i denota las cargas existentes y N es el número total de ellas. Puede apreciarse de nuevo cómo el campo no depende de la carga sobre la que actúa, sino únicamente del resto de las cargas.

En las ilustraciones representamos, a modo de ejemplo, el campo producido por dos cargas de la misma magnitud, tanto de signos opuestos como iguales, en diversos puntos. Las líneas de campo, también dibujadas, son tangentes a la intensidad del campo en cada punto, por lo que indican su dirección en cada punto, y van de la carga positiva a la negativa. La densidad de líneas de campo en una zona del espacio es proporcional a la intensidad del campo allí.
líneas de fuerza del campo eléctrico 2

Las líneas de fuerza del campo eléctrico empiezan siempre en las cargas positivas y finalizan en las negativas.
líneas de fuerza del campo eléctrico 2

Es como si las cargas positivas fueran los manantiales del campo y las negativas los sumideros.


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