Paul Dirac - Ensayo

TRILCE

Capítulo

17

CAMPO ELÉCTRICO

CAMPO ELÉCTRICO
Es aquella región del espacio que rodea a una carga en la cual ésta deja sentir su presencia sobre cualquier otra, el campo
eléctrico se caracteriza por aplicar fuerza de origen de eléctrico a toda carga que se coloca en su interior.
INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO ( E )
Esta magnitud vectorial nos indica la fuerza eléctrica queactúa sobre cada unidad de carga que se coloca en un punto
determinado del campo.

E
P
+

F
E F

Q

q0

Unidad: N/C

q0 = carga de prueba colocada en un punto del campo
F = fuerza eléctrica sobre q0
La dirección del vector E es la misma que la de F , porque q0 es un escalar positivo. Definido de este modo, el campo
eléctrico no depende de la magnitud de la carga de prueba q0. Lafigura indica cómo usamos esta definición para determinar
el campo eléctrico en un punto particular P Colocamos una carga positiva de prueba en P y luego determinamos la fuerza
.
electrostática ejercida sobre q0 que proviene de los objetos en el área circundante, los cuales no se muestran en la figura.
Nótese que E y son F paralelos.

E
P
+ F
P
q0
Desde el punto de vista dimensional, elcampo eléctrico es la fuerza por unidad de carga, y su unidad en el S.I. es el newton/
coulomb (N/C).
Una vez obtenido el campo eléctrico en un punto (usando el cuerpo de prueba, por ejemplo), es posible calcular la fuerza
ejercida sobre un objeto cualquiera de carga q en ese lugar:

F = qE
Aquí, el campo eléctrico proviene de otras cargas que pueden estar presentes, no de la carga q.
CAMPOELÉCTRICO DE CARGAS PUNTUALES
Supongamos que una carga positiva de prueba q0 se coloca a una distancia r de una carga puntual q. La magnitud de la
fuerza que opera sobre q0 está dada por la ley de Coulomb,

F

q |q|
l
 0
4 0
r2

Conforme a la ecuación, la magnitud del campo eléctrico en el sitio de la carga de prueba es:

E F 
q0

l

|q|

4  0 r 2

217

FísicaEn la línea radial proveniente de q, la dirección de E es la misma que la de F : señala hacia fuera si q es positiva y hacia
adentro si es negativa. La figura muestra la magnitud y la dirección del campo eléctrico E en varios sitios cerca de una carga
puntual positiva.
Campo eléctrico generado por una carga puntual (Q)

Q


K|Q|
E
d2

E
d

Orientación del vector intensidad delcampo:

Q

Q

E



E



UN CASCARÓN ESFÉRICO CON CARGA UNIFORME
En la sección, mencionamos dos propiedades de un cascarón esférico con carga uniforme: no ejerce fuerza alguna sobre una
carga de prueba en su interior, y en los puntos exteriores la fuerza que ejerce es la misma como si toda la carga del cascarón
se concentrase en un punto en su centro. Podemos usar estas propiedadespara deducir el campo eléctrico debido a un
cascarón delgado cargado uniformemente. Supongamos que el cascarón tiene el radio R y la carga q, que por ahora
suponemos positiva. Tenemos entonces los siguientes resultados del campo eléctrico en varias distancias del centro del
cascarón:
E=0
(r < R)

E

l

q

4  0 r 2

(r  R)

El campo eléctrico es cero dentro del cascarón. En lospuntos exteriores el campo eléctrico es radial e idéntico al que una
carga puntual.

E

r

R

LAS LÍNEAS DEL CAMPO ELÉCTRICO
Michael Faraday introdujo el concepto de campo eléctrico a comienzos del siglo XIX. No formuló una representación
matemática de él; más bien, preparó una representación gráfica donde imaginó que el espacio alrededor de una carga
eléctrica estaba lleno de líneasde fuerza. Hoy ya no consideramos las líneas tan reales como Faraday, pero las conservamos
como un medio útil para visualizar el campo eléctrico. Las llamamos líneas del campo eléctrico.
La figura (a) muestra las líneas del campo eléctrico que representan un campo uniforme. Nótese que las líneas son paralelas
y presentan el mismo espaciamiento. En la figura (b), vemos líneas que representan...