INDICE DE LA SECCIÓN 3

3. EL CAMPO ELÉCTRICO Y LAS FUERZAS ELÉCTRICAS

3.1. CAMPO ELÉCTRICO

¿Cómo sabemos si en un punto específico del espacio hay un campo eléctrico?

Para eso colocamos un pequeño cuerpo cargado, al que llamamos carga de prueba, en el punto (figura 6) Si la carga de prueba experimenta una fuerza eléctrica, entonces en ese punto existe un campo eléctrico. Este campo lo producen cargas distintas de q0. La fuerza es una cantidad vectorial, por lo que el campo eléctrico también es una cantidad vectorial. Se define el campo eléctrico (E) en un punto como la fuerza eléctrica (Fo) que experimenta una carga de prueba q0 en dicho punto, dividida entre la carga q0. Es decir, el campo eléctrico en cierto punto es igual a la fuerza eléctrica por unidad de carga que una carga experimenta en ese punto:

En unidades del SI, en las cuales la unidad de fuerza es 1 N y la unidad de carga es 1 C, la unidad para la magnitud del campo eléctrico es 1 newton por coulomb (1 N/C).

3.2. CAMPO ELÉCTRICO DE UNA CARGA PUNTUAL

3.3. EJEMPLOS DEL LIBRO (carga puntual)

3.4. CÁLCULOS DE CAMPOS ELÉCTRICOS

La ecuación de campo eléctrico de una carga puntual , como ya dice el nombre nos da el campo eléctrico producido por una sola carga puntual. Sin embargo, en la mayoría de las situaciones reales que implican campos y fueras eléctricas, se encuentra que la carga está distribuida en el espacio. Aprenderemos a calcular los campos eléctricos causados por varias distribuciones de carga eléctrica. Los cálculos de esta clase tienen una importancia enorme para las aplicaciones tecnológicas de las fuerzas eléctricas. Para determinar las trayectorias de los electrones en un cinescopio, de los núcleos atómicos en un acelerador para radioterapia contra el cáncer, o de las partículas cargadas en un dispositivo electrónico semiconductor, se tiene que conocer la naturaleza detallada del campo eléctrico que actúa sobre las cargas.

SUPERPOSICIÓN DE CAMPOS ELÉCTRICOS

3.5. EJEMPLOS DE LIBRO (cálculos de campos eléctricos)

3.6. LINEAS DE CAMPO ELÉCTRICO

En la figura 11 se ilustran algunas líneas de campo eléctrico en un plano que contiene a) una sola carga positiva; b) dos cargas de igual magnitud, una positiva y otra negativa (un dipolo); y c) dos cargas positivas iguales. A veces estos diagramas reciben el nombre de mapas de campo; son secciones transversales de los patrones reales en tres dimensiones. La dirección del campo eléctrico total en cada punto de cada diagrama está a lo largo de la tangente a la línea de campo eléctrico que pasa por el punto. Las flechas indican la dirección del vector del campo (E) a lo largo de cada línea de campo. Los vectores de campo reales se dibujaron en varios puntos de cada patrón. Observe que, en general, la magnitud del campo eléctrico es diferente en distintos puntos de una línea de campo dada; ¡una línea de campo no es una curva de magnitud de campo eléctrico constante!

Como podemos ver en la figura 11 las lineas de campo tienen una dirección que se alejan de las cargas positivas (el campo eléctrico cercano a una carga positiva apunta alejándose de la carga), y con respecto a las cargas negativas las líneas de campo van hacia ellas (el campo eléctrico cercano a una carga negativa apunta hacia la carga).

En las regiones donde la magnitud del campo es grande, como la zona entre las cargas positiva y negativa de la figura 11b, las líneas de campo se dibujan aproximándose entre sí; mientras que donde la magnitud del campo es pequeña, como la región entre las dos cargas positivas de la figura 11c, las líneas están muy separadas.

En un campo uniforme, las líneas de campo son rectas, paralelas y con espaciamiento uniforme, como en la figura 12.

3.7. DIPOLOS ELÉCTRICOS