Campo electrico

El campo eléctrico es un campo físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica.1 Matemáticamente se describe como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor q sufre los efectos de una fuerza eléctrica dada por la siguiente ecuación:
(1)
Dos cargas eléctricas q y q ' se atraeráno se repelerán con una fuerza que vendrá dada por la ley de Coulomb, pero podemos enfocar el problema considerando que la carga q crea lo que se denomina un campo de fuerzas y que la fuerza que actúa sobre q ' es debida a que se encuentra en el campo de fuerzas creado por q. Por supuesto, también podemos considerar que la carga q ' crea un campo y que la fuerza que experimenta q es consecuencia deque se halla en el campo de fuerzas creado por q’. El campo creado una carga eléctrica se denomina campo eléctrico.
Intensidad de campo

El campo eléctrico creado por una carga q, como todos los campos, se caracteriza mediante una magnitud vectorial, , que se denomina intensidad de campo. En el caso del campo eléctrico, la intensidad de campo, o simplemente el campo eléctrico, se definecomo la fuerza por unidad de carga que experimenta una carga positiva cualquiera q situada en el campo.
De acuerdo con esta definición, deberá ser F = E• q ', siendo F la fuerza dada por la ley de Coulomb, ya que ésa es la fuerza que ejerce la carga q sobre la carga q '. Por lo tanto, tendremos:


La intensidad de campo es un vector, puesto que lo es la fuerza y la igualdad F = E•q ' es enrealidad una igualdad vectorial, = • q´. Para expresar todas las características del vector intensidad de campo en una sola fórmula se escribe:


Donde es el vector que va desde el punto O en que se encuentra la carga q que crea el campo a un punto cualquiera del espacio P.
Ejemplos

Obsérvese que tiene sentido de O a P si la carga q es positiva y contrario si es negativa. Esto secorresponde con la definición que dimos de intensidad de campo, en la que hablábamos de fuerza sobre la unidad de carga positiva.
En el caso de existir varias cargas q 1, q 2, ...q n, el vector intensidad de campo del campo eléctrico resultante es la suma vectorial de los vectores intensidad de campo correspondientes a los campos eléctricos que crean cada una de las cargas presentes :
( ).

Lasdimensiones de la intensidad de campo son las de una fuerza partida por una carga, por lo que en el Sistema Internacional éstas son:
[E] = [M].[L].[T]-3.[I]-1
Se expresa no en N/C (newton/culombio) sino en la unidad equivalente V/m (voltios/metro), lo que justificaremos cuando definamos el voltio.
Líneas de fuerza

Para representar el campo eléctrico se utilizan las líneas de fuerza o líneas decampo. Las líneas de fuerza son en cada punto tangentes al vector intensidad de campo. Por lo tanto, por cada punto pasa una línea de fuerza, y sólo una, ya que si pasasen dos significaría el absurdo de que en el punto existirían dos vectores de intensidad de campo distintos.
Las líneas de fuerza de un campo eléctrico corresponden a las posibles trayectorias que seguiría una carga positiva q que seabandonase en el campo.
Es imposible representar gráficamente todas las líneas de fuerza, ya que su número es infinito (por cada punto pasa una), por lo que se conviene en dibujarlas de manera que, en un punto cualquiera, el número de líneas de fuerza que atraviesan una superficie de área unidad dispuesta perpendicularmente a dichas líneas coincida con la intensidad del campo en ese punto. Porlo tanto, cuanto mayor sea la densidad de líneas en una determinada zona del campo, mayor será el valor de la intensidad en esa zona.
Las líneas de fuerza son líneas continuas que no se cortan entre sí; esto es así porque, si se cortasen en el punto de intersección, habría dos intensidades de campo (tangentes a ambas líneas en dicho punto), lo cual es imposible. Para dibujarlas debe tenerse...