Conceptos de Campo Eléctrico

Los efectos eléctricos que ocurren en las proximidades de cargas eléctricas son asociados a la existencia de un campo eléctrico en el lugar, este interactúa con la carga de prueba.

Un ejemplo típico es la interacción del cabello de una persona con la pantalla de un televisor convencional, pues las cargas eléctricas de la televisión interactúan con los cabellos dejándolos erizados.

Es importante darnos cuenta que un campo eléctrico solo puede ser detectado a partir de la interacción del mismo con una carga de prueba, si no existe interacción con la carga, significa que el campo no existe en aquel lugar.

Algunos conceptos básicos en relación a campo eléctrico son los siguientes:

1 – Vector Campo Eléctrico

El campo eléctrico puede ser representado, en cada punto del espacio por un vector, usualmente simbolizado por e que se denomina vector campo eléctrico.

A continuación veamos las características de este vector:

1.1 Módulo del Vector

El módulo del vector en un punto dado, acostumbra ser denominado intensidad de campo eléctrico en aquel punto. Para definir este módulo, consideramos la carga Q, que mostramos en la Figura 2, creando un campo eléctrico en el espacio en torno de ella. Colocándose una carga de prueba q en un punto cualquiera, como el punto P1, por ejemplo, una fuerza eléctrica actuará sobre esta carga de prueba. La intensidad de campo eléctrico en P1 será por definición dada por la expresión:

E= F/q

La expresión E = F/q nos permite determinar la intensidad del campo eléctrico en cualquier otro punto, tal como P2, o P3, etc. De manera general el valor de E será diferente para cada uno de estos puntos, a no ser en casos especiales:

Observemos que, de E = F/q obtenemos

F = qE

Esto es, si conocemos la intensidad, E del campo eléctrico en un punto, podremos calcular, utilizando la expresión anterior, el módulo de la fuerza que actúa en una carga cualquiera q colocada en aquel punto.

1.2 Dirección y Sentido del Vector

La dirección y el sentido de vector campo eléctrico en un punto son, por definición dados por la dirección y sentido de la fuerza que actúa en una carga de prueba positiva colocada en el punto.

Por ejemplo:

Consideremos el punto P1 mostrado en la Figura 3. Si una carga de prueba positiva fuese colocada en P1, ella sería evidentemente repelida por Q con una fuerza horizontal hacia la derecha.

Por tanto, en virtud de lo expuesto el vector campo eléctrico 1, en aquel punto sería también horizontal y dirigido hacia la derecha. De modo análogo, podemos concluir que en P2 tenemos un vector 2 dirigido verticalmente hacia arriba, pues si una carga de prueba positiva fuese colocada en ese punto, ella quedaría bajo la acción de una fuerza con aquella dirección y aquel sentido. Entonces podemos verificar en P3 y P4, los vectores 3 y 4 tienen las direcciones y los sentidos indicados en la Fig. 3

Supongamos ahora que la carga que crea el campo sea negativa, como muestra la Figura 4. En este caso, si colocásemos la carga de prueba positiva en P1, ella sería atraída por Q con una fuerza hacia la izquierda. Por tanto el vector campo eléctrico estaría ahora dirigido hacia la izquierda (siempre en el mismo sentido de la fuerza que actúa en la carga de prueba positiva).

Siguiendo esta orientación, podemos concluir que en P2, P3 y P4 el vector campo eléctrico será representado por los vectores 2, 3 y 4 mostrados en la Figura 4.