Campo Electrico

El Campo eléctrico.

Hasta ahora se ha adoptado la idea de que las fuerzas gravitacionales y las fuerzas eléctricas entre partículas son acciones a distancia. Esa interpretación es sugerida por la ley de gravitación de Newton y la ley de Coulomb. Sin embargo, hay una entidad física que sirve como medidor de la fuerza, trasportándola a la distancia que hay entre un cuerpo y otro. Esta entidad es llamada campo. Un cuerpo pude generar un campo gravitatorio o eléctrico, que permea el espacio que lo rodea, y este campo ejerce presión o atracción siempre que entre en contacto con otro cuerpo. Los campos transfieren las fuerzas de un cuerpo por acción local o acción por contacto.

23.1 Campo eléctrico de cargas puntuales.

Las cargas ejercen fuerzas entre sí mediante perturbaciones que generan en el espacio que las rodea. Esas perturbaciones se llaman campos eléctricos.

Los campos son una forma de materia: están dotado de energía y cantidad de movimiento. Así, se adopta la idea de que la interacción eléctrica entre las cargas es una acción por contacto: una carga q’ genera un campo eléctrico que permea el espacio que lo rodea, y ejerce fuerzas sobre todas las demás cargas con las que interaccione. El campo eléctrico sirve de medidor entre las fuerzas de acuerdo con el siguiente esquema:

Carga q’ campo eléctrico de la carga q’ fuerza sobre la carga q.

La dirección del campo eléctrico depende del signo de la carga q’, el campo eléctrico se aleja radialmente de q’, si q’ es positiva, y se acerca radialmente hacia q’, si q’ es negativa

F=qE

Para calcular el campo eléctrico que genera la distribución de cargas en determinado punto se toma una carga puntual q y se coloca en esa posición. Entonces esta recibirá una fuerza electriza F. Al dividir la carga q se aísla el factor de distribución, y se elimina el factor característico de la carga de prueba. Se define entonces el campo eléctrico E como la fuerza dividida entre la magnitud q de la carga:

E=F/q

La unidad SI del campo eléctrico es el newton entre el coulomb.

El campo eléctrico generado por cualquier distribución de cargas eléctricas puntuales se puede calcular formando la suma vectorial de los campos eléctricos individuales debido a las cargas puntuales.

23.2 Campo eléctrico de distribuciones continuas de carga.

Matemáticamente, una suma en una región continua significa integrar las contribuciones para obtener el campo total. Como el campo total es un vector, se debe hacer la integración para cada componente E:

dE_x=1/(4πε_0 ) cosθ/r^2 dq

Al integras esta ecuación sobre la distribución de carga para obtener E_x total, se debe tener en cuenta que cosθ y r^2 varían en la distribución.

Se pueden distinguir tres tipos de distribuciones continuas de carga: una distribución lineal de cargas, distribuciones de carga en superficie y distribución volumétrica de cargas. En todos estos casos se supondrá que la distribución de carga es uniforme, cuando esto sucede, la carga dq en una región de longitud dL, o sobre una parte de superficie dA, es igual a la longitud dL, o el área dA multiplicada por una constante:

Lineal:dq=λdL

Superficie:dq=σdA

Siendo λ (lambda) la carga por unidad de longitud, en coulomb entre metro, y σ (sigma) la carga por unidad de área, en coulomb

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