Campo Eléctrico

Una carga eléctrica se encuentra siempre rodeada por un campo eléctrico. Las cargas de diferente signo se atraen y las de un mismo signo se rechazan, aun cuando se encuentren separadas. Esto quiere decir que las cargas eléctricas influyen sobre la región que esta a su alrededor; la región de influencia recibe el nombre de campo eléctrico. El campo eléctrico es invisible, pero su fuerza ejerce acciones sobre los cuerpos cargados y por ello es fácil detectar su presencia, así como medir su intensidad.

El electrón y todos los cuerpos electrizados tienen a su alrededor un campo eléctrico cuya fuerza se manifiesta sobre cualquier carga que se encuentre cerca de su zona de influencia. El campo eléctrico es inherente a la naturaleza del electrón e independiente de sus movimientos. No así el campo magnético que aparece sólo cuando el electrón esta en movimiento.

Como el campo magnético no se puede ver, el inglés Michael Faraday introdujo en el año de 1823, el concepto de líneas de fuerza, para poder representarlo gráficamente.

Como puede observarse en las figuras, las líneas de fuerza que representan al campo eléctrico de una carga positiva, salen radialmente de la carga, mientras que en una carga negativa, las líneas de fuerza llegan radialmente a la carga:

Intensidad del Campo Eléctrico

Para poder interpretar cómo es la intensidad del campo eléctrico producido por una carga eléctrica, se emplea una carga positiva (por cenvención) de valor muy pequeño, llamada carga de prueba, de esta manera, sus efectos debido al campo eléctrico se pueden despreciar. Esa pequeña carga de prueba q , se coloca en el punto del espacio que se desea investigar. Si la carga de prueba recibe una fuerza de origen eléctrico, diremos que en ese punto del espacio existe un campo eléctrico, cuya intensidad E es igual a la relación dada entre la fuerza F y el valor de dicha carga de prueba q . Por tanto:

E=F/q

Donde:

E = intensidad del campo eléctrico en N/C o en dina/ues

F =  fuerza que recibe la carga de prueba en N o dina

q =  valor de la carga de prueba en coulombs o ues

Como puede observarse, la intensidad del campo eléctrico E es una magnitud vectorial, toda vez que la fuerza F también lo es, por ello, los campos eléctricos se pueden sumar vectorialmente. Así pues, la dirección y sentido del vector que representa la intensidad del campo eléctrico en un punto, será igual a la que tenga la fuerza que actúa en ese punto sobre la carga de prueba, que como señalamos, es positiva por convención. El valor de la intensidad de campo eléctrico E no es constante sino que disminuye a medida que aumenta la distancia. Sin embargo, el valor de E será el mismo para todos los puntos que estén a igual distancia del centro de una carga.

Cuando se tiene un cuerpo esférico cargado eléctricamente de dimensiones tales que se pueda suponer como una carga puntual (es la que tiene un cuerpo cargado de pequeñas dimensiones), el valor de la intensidad de su campo eléctrico en un determinado punto a su alrededor, se determina basándonos en que toda la carga de la esfera está reunida en su centro, como si fuera una carga puntual.

Si se desea calcular la intensidad del campo eléctrico E a una determinada distancia r de una carga q , se considera que una carga de prueba q1 colocada a dicha distancia, recibe una fuerza F debida a q (ver la figura):

y de acuerdo con la ley de Coulomb se calcula con la expresión siguiente:

F = k (q1xq/r2 )

como

E = F/q

Sustituyendo las dos ecuaciones, tenemos:

E =  k (q1/r2)

Esta ecuación nos permitirá calcular el valor de E en cualquier punto de una carga eléctrica. El valor de k como ya sabemos es de 9 x 109 N m2 / C2 en el SI o bien de 1 dina cm2 / ues2 en el C.G.S.

En caso de tener la presencia de más de una carga eléctrica, el vector resultante de la intensidad del campo eléctrico en un punto P, será igual a la suma vectorial de cada uno de los campos producidos individualmente por cada carga. Así:

Ejemplo 1

Una carga de prueba de 3 x 10– 7C recibe una fuerza horizontal hacia la derecha de

2 x 10– 4 N ¿cuál es el valor de la intensidad del campo eléctrico en el punto en donde esta colocada la carga de prueba?

Datos                                                        Fórmula

q = 3 x 10– 7 C                                          E= F/q

F =  2 x 10– 4 N

E = ?

Substitución y Resultado

E = 2 x 10– 4 N/3 x 10– 7C =  6.66 x 102 N/C


Publicada on octubre 13, 2009 at 2:55 pm  Dejar un comentario  

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