Campo Electrico

CAMPO ELÉCTRICO

CAMPO ELECTROSTÁTICO

La interacción electrostática de la materia viene dada por la ley experimental del Coulomb. Esta ley es válida para cargas puntuales que se encuentren en reposo. (cargas puntuales son partículas de tamaño menor a la distancia a la que se encuentran; se deben encontrar en reposo porque sino aparecerían campos magnéticos, que todavía no hemos estudiado)“La fuerza electrostática con la que se atraen o se repelen dos cargas es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa”

Esta es una fuerza de atracción si son cargas de signo opuesto y de repulsión si son cargas del mismo signo.

Se define por convenio un vector Ur, unitario, radial y hacia fuera. Lo utilizamospara dar el carácter vectorial a la fuerza electrostática:



Si el producto de las cargas es positivo, supone que serían cargas del mismo signo, por lo que la fuerza sería de repulsión, es decir, hacia fuera, en el sentido del vector unitario Ur
Si el producto de las cargas es negativo, supone que serían cargas de distinto signo, por lo que sería una fuerza de atracción, es decir, haciadentro, en el sentido opuesto al de Ur

K es la constante de proporcionalidad que depende del medio en el que se encuentren las cargas, y del sistema de unidades que se esté empleando

Sistemas de unidades:

Hay dos sistemas de unidades principales, el sistema internacional y el sistema cegesimal, o sistema de unidades eléctricas.

El sistema internacional es aquel en el que launidad de la distancia es el metro y la unidad de la fuerza es el newton. Pero en el momento en el que apareció la ley de Coulomb, la unidad de carga no estaba definida. Este sistema optó por asignar una unidad a la carga, y que las unidades de la constante quedasen en función de ésta.

De esta forma, se asignó como unidad de carga un culombio (1 C), que se define como la carga que situada a unadistancia de un metro respecto de otra, ejerce una fuerza sobre esta segunda de 9 * 109 newtons (siempre que las cargas se encuentren en el vacío)

Por el contrario, en el sistema cegesimal (cuyas unidades para la distancia y la fuerza son respectivamente el centímetro y la dina), la solución que se tomó al problema de la falta de unidad para la carga y para la constante K fue asignar a la K unvalor de 1, adimensional. De esta forma, la carga tenía una unidad que se llama la unidad electrostática de carga (u. e. e. c.), también llamada franklin o estratoculombio

De la misma forma que el culombio, se define una u. e. e. c. como la carga que situada a una distancia de un centímetro respecto de otra, ejerce una fuerza sobre esta segunda de una dina (siempre que las cargas se encuentrenen el vacío)



Para evitar los porblemas que surgen en los casos prácticos al arrastrarse el número racional  se usan las unidades racionalizadas para K, por las que, en el sistema internacional, y en el sistema cegesimal, respectivamente, el valor de K sería:

S.I. : S. CGS.:

Siendo la permitividad eléctrica del medio, lo cual supone que la fuerza de interacción varíadependiendo del medio en el que estén situadas las cargas.

En un caso concreto, sería la permitividad eléctrica en el vacío, que toma un valor de:



Por definición, esta fuerza no sufre de la influencia temporal, es una fuerza de acción instantánea, que por lo tanto tendría una velocidad de propagación infinita, lo cual supone que se llega a un absurdo.

Como por tanto, con laexistencia de esta fuerza no se puede explicar en la realidad los fenómenos de atracción o repulsión electrostática, se introduce un nuevo concepto, el de campo eléctrico, cuya existencia queda demostrado al observar que al situar una carga en un punto cualquiera del espeacio, esa carga altera las propiedades del medio, creando a su alrededor ese campo eléctrico, de tal forma que al introducir una...