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En algún lugar bajo la luna

El campo eléctrico

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por el 23/01/2010 a las 23:25:38 (11753 Visitas)
Conocida ya la fuerza electrostática, se hace necesario tener un modelo que explique esa interacción, para ello se introduce el concepto de campo eléctrico de la siguiente manera:

En cualquier región del espacio se dirá que existe un campo eléctrico si es que en cualquier punto de esta región se ubica una carga eléctrica q_o y esta experimenta una fuerza de de origen eléctrico.
Siendo a través del campo eléctrico que una carga puede ejercer acción sobre otra, sin necesidad de existir algún contacto entre ellas. Toda partícula cargada genera en torno a ella un campo electrostático, de alcance ilimitado que decae rápidamente, considerándose nulo en el infinito.

Así al campo eléctrico se lo definirá como una magnitud física vectorial, resultado de la existencia de la carga eléctrica, similarmente a que el campo gravitatorio se considera resultado de la existencia de la masa, es decir es una propiedad intrínseca de la materia, definiéndose de la siguiente manera:

\mathbf{E}=\frac{\mathbf{F}}{q_o}

donde:

\mathbf{F}: fuerza eléctrica sobre q_o
q_o: carga de prueba, muy pequeña.

Las unidades del campo eléctrico son N/C
La magnitud del campo eléctrico indica cuantitativamente con que fuerza actúa un campo sobre una unidad de carga en un determinado punto
Además se puede observar que:

  • Si q_o es positiva, \mathbf{F} y \mathbf{E} estarán en la misma dirección.
  • Si q_o es negativa, \mathbf{F} y \mathbf{E} estarán en direcciones opuestas.

Haz click en la imagen para ampliar. 

Nombre:  dcampo.png 
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ID: 1775


Se llama campo homogéneo si en cualquier punto, el vector campo eléctrico tiene la misma magnitud y dirección.
Para representar gráficamente el campo eléctrico por lo general se usan líneas de fuerza, las cuales son unas líneas imaginarias con las siguientes características:

  • El vector del campo eléctrico, en un punto cualquiera del espacio tiene la misma dirección que la tangente a la línea de fuerza que pasa por el mismo.

Nombre:  LINEA.png
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  • Las líneas de fuerza se originan en las cargas positivas (fuentes) y terminan en las cargas negativas (sumideros).

Nombre:  cargas.png
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  • Al representar las líneas de fuerza que se originan o terminan en una carga eléctrica, se suele dibujarlas de tal modo que el número de estas sea proporcional al valor de la carga, además la densidad de estas líneas en determinada región deberá de ser proporcional a la magnitud del campo en dicha región.
  • Las líneas de fuerza son continuas y no se cruzan entre si, esto debido a que el campo eléctrico es único para cada punto, si cruzaran al ser un vector tangente, entonces habría más de un vector campo para el mismo punto donde se produzca el cruce.

Para medir el campo eléctrico usualmente se usa una carga de prueba q_o, la cual se considera muy pequeña para que de este modo no altere el campo eléctrico en su entorno ni afecte a la carga que origina el campo.
Nombre:  12.png
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Finalmente cuando se trata de uns distribución continua de carga, el campo eléctrico se obtendrá de la siguiente manera:

\mathbf{E}=\frac{1}{4\pi\varepsilon_o}\int_{\textrm{distribuci\'on de carga}}\frac{\dd q}{r^2}\hat r

donde al llevar a cabo la integración se tiene que tener cuidado, pues la dirección del vector \hat r, va cambiando a medida que \dd q alcanza la distribución de la carga. La distancia entre \dd q y P, también cambiará en diversos casos. Pero todo ello no es inconveniente pues las integrales vectoriales no presentan mayor complicación que las integrales normales. Lo importante a mencionar acá es que, el campo eléctrico en un determinado punto del espacio depende de factores como:

  • la carga que crea el campo y su signo.
  • la forma geométrica de la distribución de carga que crea el campo.
  • la distancia del punto desde las distribuciones de carga
  • la ubicación del punto respecto de la distribución de carga.


Con lo mencionado anteriormente, espero haber descrito la mayor parte de las cosas importantes sobre el campo eléctrico, en el siguiente artículo de apuntes de electromagnetismo trataré acerca de una distribución de cargas muy común, el dipolo eléctrico.

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Actualizado 07/03/2010 a las 19:22:29 por [Beto]

Categorías
Física

Comentarios

  1. Avatar de Laron
    Gracias por el blogs Beto, y una pregunta, he leído que las líneas de campo eléctrico salen de las cargas positivas y mueren en las cargas negativas, así como lo acabas de escribir, pero lo que me confunden es el razonamiento de como llegan a esa deducción, dice que: "teniendo en cuenta que cerca de una carga positiva, otra carga positiva se ve repelida, entonces se deduce que las líneas de campo eléctrico salen de de las cargas positivas y terminan en las cargas negativas".

    Ahora mi pregunta es, si analizo ese razonamiento desde el punto de vista de una carga negativa, no sería lo mismo?

    Gracias
  2. Avatar de [Beto]
    Cita Escrito por Laron
    Gracias por el blogs Beto, y una pregunta, he leído que las líneas de campo eléctrico salen de las cargas positivas y mueren en las cargas negativas, así como lo acabas de escribir, pero lo que me confunden es el razonamiento de como llegan a esa deducción, dice que: "teniendo en cuenta que cerca de una carga positiva, otra carga positiva se ve repelida, entonces se deduce que las líneas de campo eléctrico salen de de las cargas positivas y terminan en las cargas negativas".

    Ahora mi pregunta es, si analizo ese razonamiento desde el punto de vista de una carga negativa, no sería lo mismo?

    Gracias
    La dirección de las líneas de campo es elegida así por convención, no hay ningún razonamiento particular para haber tomado ese convenio. Aunque por lo general se eligen cargas de prueba positivas, de ese modo si acercas una carga de prueba a una carga positiva o negativa, cumplirá con la descripción del campo electrostático ... pero recuerda que el signo de la carga fue asignado de forma arbitraria, porque bien podrían haber dicho que el protón es negativo y el electrón negativo ... pero la física seguiría siendo la misma.
    Actualizado 07/03/2010 a las 18:40:55 por [Beto]
  3. Avatar de sushiru
    Quisiera saber :En un punto donde no pasa la línea de fuerza, ¿cuál será el valor del campo eléctrico?
  4. Avatar de [Beto]
    vaya, esto me pasa por no revisar seguido los comentarios de los blogs ...

    respecto a la pregunta, las lineas de campo solamente son una representación del campo eléctrico, el campo eléctrico se encuentra en todo el espacio que rodea la carga, es decir hay un valor para el campo eléctrico en cada punto.

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