campo magnetico

Física General III

Campo Eléctrico

CAPITULO II
CAMPO ELECTRICO

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Toribio Córdova C.

Física General III

2.1

Campo Eléctrico

Toribio Córdova C.

INTRODUCCIÓN
La noción de campo es una idea de amplia importancia en descripción de un conjunto de fenómenos físicos. Un
campo es una función o conjunto de funciones que representa por ejemplo a cada componente de un vector,definida en todos los puntos en un espacio dado de coordenadas y que asocia determinada cantidad física a cada
punto en el espacio.

Los campos con que se trabajan son múltiples, uno de ellos lo constituye la temperatura, es decir en todo punto
del espacio existe una temperatura única en un tiempo t, expresada por la función 𝑇( 𝑥, 𝑦, 𝑧, 𝑡), otra magnitud es
la densidad de una sustanciafluida 𝜌( 𝑥, 𝑦, 𝑧, 𝑡). Ambas cantidades forman los llamados campos escalares.
Además de éstos campos existen los llamados campos vectoriales, es decir magnitudes vectoriales las cuales
quedan definidas completamente asociándoles un vector único a cada punto del espacio. Son ejemplos de esta
�⃗
clase el viento en la atmósfera terrestre. En cada punto de la atmósfera el aire tendrá una velocidadV, cuyas
componentes son funciones de la posición y del tiempo, esto es 𝑉𝑥 ( 𝑥, 𝑦, 𝑧, 𝑡) ; 𝑉𝑦 ( 𝑥, 𝑦, 𝑧, 𝑡) y 𝑉𝑧 ( 𝑥, 𝑦, 𝑧, 𝑡); . En el
caso de que se trate de un campo de fuerzas este viene a ser aquella región del espacio en donde se dejan sentir
los efectos de fuerzas a distancia. Así, la influencia gravitatoria sobre el espacio que rodea a la tierra se hace
visible en cualquiera de suspuntos se sitúa, a modo de detector, una masa de prueba y se mide su peso, es decir
la fuerza con que la tierra lo atrae. Dicha influencia se conoce como campo gravitacional terrestre ⃗ ( 𝑥, 𝑦, 𝑧). De
𝑔
�⃗
un modo análogo en física se introduce la noción de campo eléctrico E(x, y, z), y el de campo magnético
�⃗( 𝑥, 𝑦, 𝑧), etc.
𝐵
En este capítulo presentaremos y desarrollaremos el concepto delcampo eléctrico que producen cargas estáticas
y aprenderemos algunos de los modos en los que nos puede ser útil. Asimismo, se continuará empleando la
noción de campo en los capítulos posteriores, porque forma la base de la comprensión de muchos efectos
eléctricos y magnéticos.

2.2

INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO.
Es sabido que la principal fuente de los campos eléctricos son lasdistribuciones de cargas eléctricas, positivas o
negativas en reposo o con un movimiento muy pequeño situadas en una región del espacio en donde se dejan
sentir sus efectos. Por tanto, si en un punto cualquiera del espacio en donde está definido un campo eléctrico se
coloca una carga de prueba o carga testigo q0, se observará la aparición de fuerzas eléctricas, es decir la carga de
pruebaexperimentará atracciones o repulsiones. Por ejemplo si consideramos una carga puntual fija +Q, tal
como se muestra en la figura 2.1a, ésta producirá un campo en el espacio que lo circunda, ello se ve reflejado
cuando colocamos a la carga de prueba q0 en dicho espacio, se observa que ésta última experimenta fuerzas
repulsivas radiales. Si ahora remplazamos a la carga +Q por otra negativa –Q, la cargatestigo experimentará
fuerzas de atracción (véase la figura 2.1b), Por lo tanto, decimos que existe un campo eléctrico en una región del
espacio si una carga en reposo denominada carga de prueba experimenta una fuerza de origen eléctrico.
El vector intensidad de campo eléctrico �⃗, en un punto en el espacio caracterizado por las coordenadas (x,y,z,t),
E
�⃗ que actúa sobre una carga de pruebapositiva colocada en este punto,
está definido como la fuerza eléctrica F
dividida por la magnitud de la carga de prueba q0. Esto es



F ( x, y , z )
=
E ( x, y , z )
, q0 → 0
q0

(2.1)

Debe notarse que �⃗ es el campo externo a q0 – no es el campo producido por q0. Debido a que el campo eléctrico
E
es la fuerza por unidad de carga de prueba, la unidad de �⃗ en el SI es el...