Campo Electrico

CAMPO ELÉCTRICO

Región en la que se ejerce sobre un objeto una fuerza gravitatoria, magnética, electrostática o de otro tipo. Se supone que estas regiones están recorridas por líneas de fuerza imaginarias, muy juntas donde el campo es más intenso y más espaciado donde es más débil. El concepto de campo fue muy desarrollado por James Clerk Maxwell, físico británico del siglo XIX, en su teoría electromagnética.

INTENSIDAD DEL CAMPO ELÉCTRICO EN UN PUNTO

Una carga positiva o negativa modifica las propiedades del espacio circundante creando a su alrededor un campo eléctrico que se pone de manifiesto por un efecto de atracción o de repulsión sobre una carga de prueba colocada en el campo. De acuerdo con esto, si en un punto O del espacio una carga puntual fija + q que se llama carga fuente y, dentro del campo eléctrico de esta carga colocada en un punto P , situado a la distancia r, una carga puntual + qo, que se llama carga de prueba , sobre ésta actuará una fuerza eléctrica repulsiva e

EL SISTEMA CEGESIMAL DE UNIDADES:

También llamado sistema CGS, es un sistema de unidades basado en el centímetro, el gramo y el segundo. Su nombre es el acrónimo de estas tres unidades.

El sistema CGS ha sido casi totalmente reemplazado por el Sistema Internacional de Unidades. Sin embargo aún perdura su utilización en algunos campos científicos y técnicos muy concretos, con resultados ventajosos en algunos contextos. Así, muchas de las fórmulas del electromagnetismo presentan una forma más sencillas cuando se las expresa en unidades CGS, resultando más simple la expansión de los términos en v/c.

EL CAMPO ELÉCTRICO UNIFORME

Es aquél en el cual el vector intensidad del campo eléctrico tiene el mismo módulo, dirección y sentido en todos sus puntos, en cuyos caso las líneas de campo eléctrico son equidistantes y paralelas. Movimiento de cargas puntuales en un campo eléctrico uniforme.

Considere una partícula de masa m y carga + q que se coloca en reposo dentro de un campo eléctrico uniforme y luego se deja en libertad.

LÍNEAS DE FUERZA

La presencia de un campo eléctrico puede indicarse dibujando líneas de fuerza eléctricas al igual que se indican en el campo gravitatorio, mediante líneas de fuerza gravitatorias.

PROPIEDADES:

1) El vector campo eléctrico es tangente a las líneas de fuerza en cada punto.

Como el número de puntos en el espacio es infinito, sólo se dibujan algunas líneas representativas y que indican el campo, dibujando líneas continuas que empiezan o terminan en las cargas. Parten de cargas positivas y llegan a cargas negativas.

Tomando superficies esféricas alrededor de las carga y un número fijo de líneas de fuerza podemos calcular las que pasan por unidad de superficie (Recordando además que la superficie de una esfera es 4.p.r2).

2) En consecuencia el número de líneas de fuerza por unidad de superficie disminuye en forma inversamente proporcional a r2 al igual que disminuye el campo eléctrico. Si adoptamos un número fijo de líneas de fuerza para cierta carga puntual, la intensidad de campo eléctrico E estará determinada por la densidad de líneas de fuerza.

CAMPO ELÉCTRICO CREADO POR UNA CARGA PUNTUAL

El campo que crea una carga puntual se deduce a partir de la ley de Coulomb.

Consideremos una carga de prueba , colocada a una distancia r de una carga punto . La fuerza entre ambas cargas estará dada por:

La intensidad del campo eléctrico en el sitio en que se coloca la carga de prueba está dada por:

y por lo tanto resulta:

=

Donde es un vector unitario en la dirección radial, = es la llamada permitividad del vacío y es la constante de Coulomb cuyo valor es . La unidad de intensidad de campo eléctrico es (newton por culombio) o (voltio por metro

REPRESENTACIÓN GRÁFICA DEL CAMPO ELÉCTRICO

Una forma muy útil de esquematizar gráficamente un campo es trazar líneas que vayan en la misma dirección que dicho campo en varios puntos. Esto se realiza a través de las líneas de fuerza, líneas imaginarias que describen, si los hubiere, los cambios en dirección de las fuerzas al pasar de un punto a otro. En el caso del campo eléctrico, puesto que tiene magnitud y sentido se trata de una cantidad vectorial, y las líneas de fuerza o líneas de campo eléctrico indican las trayectorias que seguirían las partículas si se las abandonase libremente a la influencia de las fuerzas del campo. El campo eléctrico será un vector tangente a la línea de fuerza en cualquier punto considerado.

La relación entre las líneas de fuerza (imaginarias) y el vector intensidad de campo, es la siguiente:

1. La tangente a una línea de fuerza en un punto cualquiera da la dirección de E en ese punto.

2. El número de líneas de fuerza por unidad de área de sección transversal es proporcional a la magnitud de E. Cuanto más cercanas estén las líneas, mayor será la magnitud de E.

No es obvio que sea posible dibujar un conjunto continuo de líneas que cumplan estos requisitos. De hecho, se encuentra que si la ley de Coulomb no fuera cierta, no sería posible hacerlo.

Si un elemento de superficie de área es atravesado por líneas y si la intensidad del campo eléctrico en el centro del elemento de superficie es E, se tiene que:

EL subíndice n indica que es normal a E. Para convertir esta proporcionalidad en ecuación se elige como constante de proporcionalidad. Así, se espacian arbitrariamente las líneas de fuerza de modo que, en cualquier punto, el número de líneas por unidad de superficie y la intensidad del campo eléctrico esté ligado por la relación:

Considérense, ahora, las líneas de fuerza que salen de una carga puntual positiva q y una esfera de radio r arbitrario rodeando la carga y de modo que ésta se encuentre en el centro. La intensidad del campo eléctrico en todos los puntos de la superficie de esta esfera es:

En consecuencia, el

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