CampoElectrico




INTERACCIÓN ELECTROMAGNÉTICA
CAMPO ELÉCTRICO


De manera análoga a como sucedía en la interacción gravitatoria, la interacción eléctrica entre cargas no se ejerce a distancia. Una carga colocada en un punto modifica las propiedades del espacio circundante de forma tal que si ahora introducimos una carga de prueba ésta acusará la existencia de una acción (fuerza) sobre ella que la atrae (siambas cargas tienen signo contrario) o la repele (si son del mismo signo)





El campo es una entidad física medible y se define la intensidad del campo eléctrico ( ) en un punto como la fuerza ejercida sobre la unidad de carga positiva colocada en ese punto:













Ejemplo 1
Calcular la intensidad de campo eléctrico creado por una carga de 4 nC a 30 cm de la misma.
Repetir el cálculosuponiendo ahora una carga de - 4 nC
Solución:
Si suponemos que la carga está situada en el origen de coordenadas y el punto considerado está situado a su derecha, podremos identificar el vector unitario definido en la expresión de la ley de Coulomb con el vector








La intensidad de campo, así definida, establece un vector (y sólo uno) para cada uno de los puntos del espacio. El campo eléctricoes un campo vectorial.
El valor del campo eléctrico en un punto es independiente de la carga de prueba y depende sólo de la carga que crea el campo y la distancia a la que esté el punto considerado.
Los puntos que estén a una misma distancia de la carga central tendrán un mismo valor para la intensidad de campo. La distancia se toma desde el centro de la carga.
La intensidad del campo eléctricodecrece muy rápidamente con la distancia, ya que es inversamente proporcional a su cuadrado.
El sentido del vector campo eléctrico depende del signo de la carga. Si ésta es positiva el campo es radial y saliente (se dice que en el lugar en el que hay una carga positiva existe una "fuente" del campo) Si la carga es negativa el campo es radial y entrante (se dice que existe un "sumidero" del campo)Si en las proximidades de un punto existe más de una carga, el campo eléctrico es el resultado de sumar (vectorialmente) cada uno de los campos individuales creados por las cargas (Principio de Superposición).


Es conveniente diferenciar claramente entre campo y acción (fuerza) ejercida sobre las cargas situadas en su seno.
El campo es algo que sólo depende de la carga que lo crea.Si ahora introducimos una carga en el campo, éste ejerce una acción sobre ella (fuerza). La fuerza ejercida por el campo sobre la carga se puede calcular fácilmente si se conoce el valor del campo:


Se deduce fácilmente que fuerza y campo tendrán el mismo sentido si la carga es positiva y sentido contrario si es negativa.
Si en una región del espacio en la que existen cargas de signo distinto seorigina un campo eléctrico, éstas se moverán en sentidos contrarios produciéndose la separación de las cargas.
Ejemplo 2 (Oviedo. 2009-2010)
Dos cargas de 1,0 nC y de - 2,0 nC están situadas en reposo en los puntos (0,0) y (10 cm,0), respectivamente.
a) Determinar las componentes del campo eléctrico en el punto (20 cm, 20 cm).
b) Una vez obtenidas esas componentes, sin hacer más cálculos, ¿cuálesson las componentes del campo eléctrico en el punto (20 cm, - 20 cm).
Solución:










Campo creado por la carga positiva
Distancia al punto :
Vector unitario de la carga positiva:





Vector campo de la carga positiva:



Campo creado por la carga negativa
Distancia al punto :
Vector unitario de la carga negativa:





Vector campo de la carga negativa:



Campo resultante




Módulo delcampo resultante



b) Para el punto (20 cm, - 20 cm)



















Si suponemos ahora que colocamos una carga de 4 mC en el punto (20 cm, 20 cm) el campo ejercerá una fuerza sobre ella de:



La fuerza lleva la misma dirección del campo y depende del valor de la carga considerada.

Si la carga que se coloca en el punto anterior es de - 4 mC, la fuerza ejercida sobre ella por el campo será...