ciencias sociales

Electricidad y calor
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©2007 Departamento de Física
Universidad de Sonora

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Temas
7. Campo eléctrico y Ley de Gauss.
i.
ii.
iii.
iv.
v.
vi.
vii.

Concepto de campo eléctrico.
Calculo de la intensidad de campo eléctrico.
Líneas de campo eléctrico.
Dipolos eléctricos.
Carga y flujo eléctrico.
Ley de Gauss.
Aplicaciones de la ley deGauss.

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Concepto de campo eléctrico.
El concepto de Campo es de gran importancia en ciencias y,
particularmente en la Física.
La idea consiste en atribuirle propiedades al espacio, en vez
de considerar a los verdaderos causantes de los fenómenos que
ocurren en dicho espacio.
Para comprender esto veamos algunos ejemplos:
Un campo de temperaturas (Escalar)
Un campo de velocidades(Vectorial)
Campo gravitacional (Vectorial)
Homogéneo
No homogéneo

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Concepto de campo eléctrico.
Campo de temperaturas (Escalar)

Termómetro

20º C
P

Estufa

40º C
50º C
70º C

60º C

Puerta

30º C

Líneas de Campo de temperaturas

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Concepto de campo eléctrico.
La intensidad del Campo de Temperaturas
en el punto P corresponde a lo que mide el
termómetro queestá en él.
Es una magnitud escalar puesto que no
posee una dirección asociada .
La causa verdadera de que la temperatura
de las isotermas sea 40ºC se debe a una gran
variedad de factores como la estufa, la
puerta,
la
temperatura
exterior,
las
dimensiones de la sala, etc.

40ºC

P

Evidentemente no depende del instrumento
con que se mide la Intensidad del Campo de
Temperaturas;es decir, no depende del
Termómetro.
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Concepto de campo eléctrico.
Campo de velocidades (vectorial)
Río o corriente de agua

En cada punto el agua se mueve con una
velocidad específica (dirección y módulo)

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Concepto de campo eléctrico.
Campo gravitacional homogéneo (en realidad es un campo de
aceleraciones gravitacionales)
Todos los puntos del salón de clases tienen lapropiedad de que
masas colocadas en ellos experimentan la misma aceleración; es
decir, g = cte.
Salón de clases
Este Campo
gravitacional
depende del
planeta en que se
encuentre el salón
de clases, ya que
el valor de g no es
el mismo.

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Concepto de campo eléctrico.
Campo gravitacional no homogéneo
Si consideramos el planeta Tierra en su totalidad; entonces el
Campo gravitacionalpresenta otro aspecto.

g=

GM
r2
Tierra

La intensidad
del campo g,
ahora depende
de M y r.
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Concepto de campo eléctrico.
Con las ideas anteriores, a continuación vamos a explorar el
concepto de campo eléctrico.
Sea un punto P del espacio.
Para dicho punto se define la intensidad del Campo Eléctrico, que
designaremos por E, del modo siguiente:
Coloquemos en dicho punto unacarga de prueba positiva q0 que
haremos cada vez mas pequeña en magnitud.

Si Fe es la fuerza eléctrica que actúa sobre ella, producida por las
otras cargas eléctricas que existen en el espacio y de las que
desconocemos sus características, el campo eléctrico se define como:

Fe
E ≡ lim
q0 → 0 q
0

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Concepto de campo eléctrico.
Como se puede ver, el Campo Eléctrico es un campovectorial ya
que se define como el cociente de un vector (la fuerza eléctrica)
entre un escalar (la carga de prueba).
Posee, en cada punto, la dirección y sentido en que actúa la
fuerza eléctrica, Fe.
Su unidad en el Sistema Internacional de unidades (SI) es el N/C
(Newton/Coulomb).
Del mismo modo que el campo de temperaturas no depende del
termómetro, el campo eléctrico no depende ni del valorde la
fuerza que se mida (Fe) ni del valor de la carga de prueba que se
use (q0).

Fe
E ≡ lim
q0 → 0 q
0

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Cálculo de la intensidad de campo eléctrico.
Sea un punto P del espacio. ¿Cuál será la intensidad de Campo
Eléctrico en dicho punto?
Para responder esta pregunta,
procedamos de la siguiente forma:

EP=1200N/C
Fe=120N

Coloquemos en P una carga q0=0.1C;
Supongamos...