fisica 3 Optaciano Vásquez García

Física General III

Campo Eléctrico

Optaciano Vásquez García

CAPITULO II

CAMPO ELECTRICO
CAMPO ELECTRICO

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Física General III

2.1

Campo Eléctrico

Optaciano Vásquez García

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 acada 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
, otra magnitud es
la densidad de unasustancia fluida
. 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 velocidad ,cuyas
componentes son funciones de la posición y del tiempo, esto es
;
y
. 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 sus puntos se sitúa, a modo de detector, una masa de prueba yse mide su peso, es decir
la fuerza con que la tierra lo atrae. Dicha influencia se conoce como campo gravitacional terrestre
. De
un modo análogo en física se introduce la noción de campo eléctrico
, y el de campo magnético
, etc.
En este capítulo presentaremos y desarrollaremos el concepto del campo eléctrico que producen cargas estáticas
y aprenderemos algunos de los modos en los que nospuede 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 las distribuciones de cargas eléctricas, positivas o
negativas en reposo o con un movimiento muy pequeñosituadas 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
prueba experimentará atracciones o repulsiones. Por ejemplo si consideramos una carga puntual fija +Q, tal
como semuestra 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 carga testigo experimentará
fuerzas de atracción (véase la figura 2.1b), Por lo tanto, decimos que existe uncampo 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),
está definido como la fuerza eléctrica que actúa sobre una carga de prueba positiva colocada en este punto,
dividida por la magnitud de la carga deprueba q0. Esto es

E ( x, y , z , t ) 

F ( x, y , z , t )
, 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
es la fuerza por unidad de carga de prueba, la unidad de en el SI es el newton/coulomb (N/C). Además, debe
observarse que la dirección del campo es la misma que el de la fuerza eléctrica ya que...