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Campo eléctrico.
Introducción a la Física Ambiental.
Tema 7.

Tema7. IFA (Prof. RAMOS)

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Tema 7.- Campo eléctrico.
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El campo eléctrico: unidades.
Líneas del campo eléctrico.
Potencial eléctrico: unidades.
Fuerza electromotriz.
Flujo del campo eléctrico.
Ley de Gauss: superficie plana y esfera sólida uniformemente
cargadas.
Conductor en un campoeléctrico.
Polarización eléctrica: vector polarización.
Desplazamiento eléctrico: permitividad y susceptibilidad. Ley de
Gauss en medios materiales.
Capacidad eléctrica: condensadores.
Energía del campo eléctrico.
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El campo eléctrico: unidades.
• El vector campo determina la distribución espacial de las fuerzas eléctricas
que aparecen sobre la unidadde carga situada en cada punto del espacio.

r
r F
E=
q

r
[E ] = NC

» Unidades:

−1

[

= mKgs −2C −1 = LMT −2C −1

]

• Campo eléctrico para una carga puntual.
– Fuerza eléctrica entre dos cargas:

r
F=

q' q r
ur
4πε 0 r 2

– Campo eléctrico generado por una carga q’:

r
E=

q'
4πε 0 r

2

r
ur

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Distribución discreta decargas:
campo eléctrico.
• Sobre una carga testigo q0, actúan las fuerzas eléctricas correspondientes a
q1 .....q3.
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r
r
F = ∑ Fi

r
r F
– El efecto sobre q0, es como si sobre esta carga actuase un campo eléctrico: E =
q

– de tal forma que la fuerza resultante fuera:

r
r
F = q0 E

– Campos eléctricos en el medio ambiente:
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Cables domésticos
Ondas deradio
En la atmósfera
Luz solar
Nube tormentosa

Problema 1 y 2. Hoja IFA7

10-2 N/C
10-1 N/C
102 N/C
103 N/C
104 N/C
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2

Líneas del campo eléctrico.
• Las líneas de campo son las trayectorias que seguiría una carga prueba situada
en la zona de existencia del campo eléctrico.
r
• El campo eléctrico E es tangente en cada punto a las líneas de campo.
•La fuerza ejercida sobre una carga prueba es paralela en cada punto a las
líneas de campo.
• Características de las líneas de campo:
– Comienzan en las cargas (+) y terminan en las (-).
– El nº de líneas que entran o salen es proporcional a la carga, q, neta que genera el
campo.
r
– La densidad de líneas que salen o entran es proporcional al campo E en ese punto.
– A grandes distanciasr>>>; las líneas de campo se configuran como procedentes de
una carga puntual.
– Las líneas de campo no se cortan en ningún punto.

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Potencial eléctrico: unidades.
• Al ser la fuerza eléctrica conservativa, se verifica la existencia de un potencial
r
r
eléctrico que cumple:

E = −∇V

• La diferencia de potencial expresa el trabajo (negativo) realizado porel
r
campo E sobre una carga unidad (+), cuando se desplaza entre los puntos, a
y b.
b
b
r r r
r
r r
dW = − F .dr ; F = q0 E ⇒ ∆W = − ∫ q0 E.dr = q0 ∫ dV = q0 (Vb − Va )
a

a

[V ] = JC −1 = Voltio = [L2 MT −2C −1 ]

– Unidades del potencial eléctrico:
– Las líneas de campo señalan la dirección en la que disminuye el potencial
eléctrico.

• Potencial eléctrico generado por unacarga puntual:
q
dV
q 1
=−
⇒ V (r ) =
+ cte
4πε 0 r 2
dr
4πε 0 r
q
V (∞) = 0 ⇔ cte = 0 ⇒ V (r ) =
4πε 0 r
E=

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Fuerza electromotriz.
• Trabajo realizado contra el campo eléctrico al desplazar la unidad de carga
del punto “a” al “b" a lo largo de la trayectoria “L”.
b r r
b
Wa −b = ∫ E.dr = − ∫ dV = Va − Vb
a

a

• Cuando la trayectoriaa lo largo de la cual se calcula el trabajo es cerrada, se
denomina a esta energía fuerza electromotriz.

r r
Wa − aLL ' = ∫ E dr
a −a

• Para campos eléctricos estáticos (independientes del tiempo, t) se verifica:

r r

∫ E dr = 0
a−a

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Flujo del campo eléctrico.
• Definición general de flujo de campo eléctrico:
– En una superficie abierta:
rr...