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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 sufre los efectos de una fuerza eléctrica dada por la siguiente ecuación:
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En los modelos relativistas actuales, elcampo eléctrico se incorpora, junto con el campo magnético, en campo tensorial cuadridimensional, denominado campo electromagnético Fμν.2
Los campos eléctricos pueden tener su origen tanto en cargas eléctricas como en campos magnéticos variables. Las primeras descripciones de los fenómenos eléctricos, como la ley de Coulomb, sólo tenían en cuenta las cargas eléctricas, pero las investigaciones deMichael Faraday y los estudios posteriores de James Clerk Maxwell permitieron establecer las leyes completas en las que también se tiene en cuenta la variación del campo magnético.
Esta definición general indica que el campo no es directamente mesurable, sino que lo que es observable es su efecto sobre alguna carga colocada en su seno. La idea de campo eléctrico fue propuesta por Faraday aldemostrar el principio de inducción electromagnética en el año 1832.
La unidad del campo eléctrico en el SI es Newton por Culombio (N/C), Voltio por metro (V/m) o, en unidades básicas, kg·m·s−3·A−1 y la ecuación dimensional es MLT-3I-1.
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Campo eléctrico: Se denomina al espacio que forma un cuerpo cargado eléctricamente. Campo producido por unacarga puntual: Se denomina al espacio donde una carga que pueda imaginarse concentrada en un punto produzca un campo eléctrico. Líneas de fuerza: Son aquellas líneas trazadas en un campo eléctrico de una ¿rea cargada eléctricamente de tal modo que sean tangentes a ella en cada punto. Cabe destacar las siguientes propiedades de las líneas de fuerza: No hay línea de fuerza que empiece o termine en elespacio que rodea las cargas. Todas las líneas de fuerza divergen radialmente a partir de las cargas positivas, mientras que convergen radialmente hacia las cargas negativas. Las líneas de fuerza nunca se cruzan. Intensidad del campo eléctrico: Es igual al cociente de dividirla fuerza (F) que recibe la carga de prueba entre su valor (q2), cuando la carga de prueba se coloca en el puntoconsiderado. F=N q2=C E=N/C k=9x109 Nm2/C2 r=m E=F/q2=(k)q2/r2 EJEMPLO DE PROBLEMA DE APLICACIÓN: Calcular la intensidad del campo eléctrico de una carga de prueba de 3x10-8 C que recibe una fuerza de 7.2x1 0-10 N. E=F/q2=7.2x10-10 N/3x10-8 C=2.4 x 10-2 N/C Energía potencial eléctrica: Se denomina al trabajo necesario para mover una carga de un punto a otro dentro de un campo eléctrico. Potencial eléctrico:Es el trabajo que se lleva a cabo dentro de un campo eléctrico para hacer pasar cargas eléctricas dentro del sistema. Potencial en un punto: Es el trabajo suministrado sobre la unidad de carga para llevarla desde un punto de energía potencial cero hasta el punto considerado. Las unidades de potencial eléctrico son: Volts (V). W=J V=V q=C V=W/q=q/r EJEMPLO DE PROBLEMA DE APLICACIÓN: Calcular eltrabajo suministrado en una carga eléctrica de 3x10-8 C que produce 2.4x102 V. W = Vq = (2.6x102 V)( 3x10-10 C ) = 7.8x10-8J Concepto de la diferencia de potencial entre dos puntos cualesquiera, producidos por una carga puntual: Es el trabajo suministrado para traer a la unidad de carga puntual de un punto cero (a), hasta un segundo punto considerado (b). V=V W=J q=C Vb-Va=Wab/q V=W/q EJEMPLO DEPROBLEMA DE APLICACIÓN: Calcular la diferencia de potencial que se genera entre una carga puntual de 6.2x10-9 C que se desplaza con una fuerza de 67 N y la distancia es de 2 cm. En este tipo de problemas hay que calcular el trabajo. W = Fd = (67 N) (0.02 m) = 1.34 J Se determina la diferencia de potencial tomando en cuenta que parte de un punto cero la carga. V=W/q=1.34 J/6.2x10-9 C=2.16x108 V...