¿Alguna vez te has preguntado cómo funcionan los campos eléctricos? En este artículo, exploraremos en profundidad qué es un campo eléctrico, cómo se genera y cómo afecta a las partículas cargadas. ¡Acompáñanos en este fascinante viaje al mundo de la electricidad!
En esta conferencia aprenderemos sobre el campo eléctrico, las propiedades de las líneas de campo eléctrico y el principio de superposición. Puede ver el vídeo a continuación o leer el tutorial escrito a continuación.
Dos objetos cargados eléctricamente ejercen una fuerza entre sí. Ejercen una fuerza entre sí incluso cuando no se tocan. Este poder se llama Efecto a distancia fuerza.
¿Qué es un campo eléctrico?
Si tenemos un objeto cargado, podemos predecir qué sucede con otras cargas eléctricas cuando se acercan a ese objeto.
Un objeto cargado cambia el espacio a su alrededor y crea un campo eléctrico. El campo eléctrico tiene la capacidad de ejercer una fuerza sobre otra carga eléctrica ubicada en cualquier punto del campo.
Cuando hablábamos de la ley de Coulomb, observábamos la fuerza entre dos cargas como una acción entre dos objetos, y ahora consideramos la fuerza como una acción que ejerce el campo eléctrico sobre la carga que ingresa a ese campo.
Michael Faraday fue un científico británico y el primero en introducir el concepto de campo eléctrico. Un campo puede ser:
- Cualquier cantidad a la que se le pueda asignar un valor en todos los puntos del espacio alrededor del origen del campo; o
- Una “región de influencia”.
¿Cómo funcionan los campos eléctricos?
Primero, la intensidad del campo eléctrico es una cantidad vectorial con una magnitud y una dirección. La dirección del campo en un punto es en realidad la misma dirección que la fuerza que actúa sobre una carga positiva adherida a ese punto.
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La razón por la que utilizamos una carga de prueba pequeña es porque queremos un valor que sea independiente del tamaño de la carga de prueba y dependa sólo de la fuente del campo y la distancia desde esa fuente.
La carga de prueba es siempre positiva por definición. Ambas cargas crean campos eléctricos, pero Q grande tiene una fuerza mucho mayor que q pequeña. La carga puntual Q cambia el espacio a su alrededor y crea un campo eléctrico.
Fórmula del campo eléctrico
Ahora podemos medir el campo.
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Aquí tenemos una carga puntual positiva y una carga de prueba positiva, y el resultado tiene un signo positivo, lo que significa que el objeto cargado positivamente repele la carga de prueba positiva. Por eso el diagrama del campo eléctrico tiene flechas apuntando hacia afuera.
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El diagrama lineal del campo eléctrico para un objeto con carga negativa se parecería al de un objeto con carga positiva, pero con las flechas apuntando hacia adentro, lo que significa que el objeto Q con carga negativa atraería las cargas de prueba positivas.
La unidad de medida del campo eléctrico es Newton/Coulomb o Volt/metro.
Existe un campo eléctrico incluso si no hay una carga de prueba cerca para medirlo. Del mismo modo, un campo gravitacional rodea la Tierra incluso si no hay una «masa de prueba» cerca para medirlo.
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Aquí podemos eliminar metros y culombios, lo que da Newton/Coulomb. Esto es igual a 90 dividido por 0,25 Newton/Coulomb. Finalmente, la intensidad del campo eléctrico que crea la carga puntual a una distancia de 50 cm es 360 Newtons/Coulomb.
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Aquí podemos ver que tanto la carga puntual como la carga de prueba son positivas, por lo que la fuerza es repulsiva, es decir, la dirección de la fuerza es hacia afuera.
Principio de superposición
El principio de superposición también se aplica a los campos eléctricos.
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El principio de superposición puede ayudarnos a calcular el campo eléctrico total producido por múltiples cargas puntuales, que es simplemente una suma de todos los campos individuales.
En otras palabras, el campo eléctrico total en un punto de un sistema de cargas que actúa sobre una carga de prueba es igual a la suma vectorial de los campos eléctricos en ese punto de cada carga individual.
Usando la ecuación podemos calcular el campo eléctrico total E, que es igual a E1 + E2:
Líneas de campo eléctrico
Una pequeña carga de prueba positiva q colocada en varios puntos cerca de Q sería repelida (o atraída) hacia Q y se movería a lo largo de las líneas. Estos vectores se denominan líneas de fuerza o líneas de campo eléctrico, un concepto introducido por primera vez por Michael Faraday.
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Propiedades de las líneas de campo eléctrico.
Miremos el campo entre dos cargas de tamaño similar pero de signo opuesto. Forman un dipolo eléctrico.
Ahora conectamos sus campos eléctricos y creamos un campo eléctrico general.
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- Las líneas siempre comienzan con cargas positivas y terminan con cargas negativas. En nuestro ejemplo, las líneas comienzan desde el objeto con carga positiva y se mueven hacia el objeto con carga negativa. De cada partícula emerge el mismo número de líneas porque las magnitudes de sus cargas son iguales y opuestas.
- Las líneas de campo deben ser tangenciales a la dirección del campo en cada punto.
- La proximidad de las líneas indica la fuerza del campo. Cuanto mayor sea la densidad de líneas, mayor será la intensidad del campo y viceversa.
- Las líneas nunca se cruzan. Una carga no puede ocurrir en dos direcciones al mismo tiempo.
Bien, eso es todo por este tutorial. Espero que lo hayas disfrutado y hayas aprendido algo nuevo. En el próximo tutorial de Electrónica Básica hablaremos de trabajo y potencial.
Campo eléctrico: Una guía completa
En esta lección aprenderemos sobre el campo eléctrico, las propiedades de las líneas de campo eléctrico y el principio de superposición. Dos objetos cargados eléctricamente ejercen una fuerza entre sí, incluso cuando no están en contacto. Esta fuerza se llama fuerza de acción a distancia.
¿Qué es un Campo Eléctrico?
Un objeto cargado puede predecir lo que sucederá con otras cargas eléctricas cuando se acerquen a ese objeto. Un objeto cargado modifica el espacio que lo rodea, formando un campo eléctrico. Este campo eléctrico tiene la capacidad de ejercer una fuerza sobre otra carga eléctrica ubicada en cualquier punto del campo.
Michael Faraday fue un científico británico y fue la primera persona en introducir el concepto de campo eléctrico. Un campo puede ser:
- Cualquier cantidad que pueda tener un valor en todos los puntos del espacio alrededor de la fuente del campo.
- Una «región de influencia».
¿Cómo Funcionan los Campos Eléctricos?
En primer lugar, la intensidad del campo eléctrico es una cantidad vectorial, con magnitud y dirección. La dirección del campo en un punto es en realidad la misma dirección que la fuerza que actúa sobre una carga positiva ubicada en ese punto.
La fórmula del campo eléctrico generado por un objeto cargado es, de hecho, la fuerza eléctrica entre el objeto y la carga de prueba, dividida por la magnitud de esa carga de prueba. La Ley de Coulomb nos ayudará a encontrar la fuerza.
El principio de superposición se aplica a los campos eléctricos también. Podemos calcular el campo eléctrico total creado por múltiples cargas puntuales, que es simplemente la suma de todos los campos individuales.
Las líneas de campo eléctrico son vectores que muestran la dirección y la magnitud de la fuerza aplicada sobre cualquier carga de prueba positiva cercana. Comienzan en las cargas positivas y terminan en las cargas negativas, son tangentes a la dirección del campo en cualquier punto, la densidad de las líneas indica la intensidad del campo y nunca se cruzan.
Espero que hayas disfrutado y aprendido algo nuevo con esta guía sobre el campo eléctrico. ¡No te pierdas la próxima lección sobre Trabajo y Potencial!
Categorías: Electricidad, Aprende.
¡Nunca creí que el campo eléctrico pudiera afectar tantas cosas en nuestro día a día! Buena lectura, gracias por explicar de manera sencilla.
¡Super interesante el artículo! Me ayudó a entender mejor cómo interactúa el campo eléctrico en nuestro entorno. ¡Gracias por compartir esta información!
¡Me pareció fascinante cómo el campo eléctrico puede influir en tantos aspectos de nuestra vida cotidiana! Buena explicación, gracias por compartir.
Muy interesante, me gustó la explicación de cómo funciona el campo eléctrico. ¡Gracias por compartir!