El campo electrico Realiza la función de transmisor de las interacciones entre cargas eléctricas, y puede ser de distancia o aproximación, según la señal de la carga que lo produjo.

Las cargas eléctricas puntuales son cuerpos electrificados cuyas dimensiones son insignificantes en comparación con las distancias que los separan de otros cuerpos electrificados.

Observamos que en la región donde hay un campo eléctrico, surgirá una fuerza sobre una carga puntual de prueba que se introduce en algún punto de este campo. Esta fuerza puede ser de repulsión o atracción.

Fórmula de campo eléctrico

Cuando un punto cargado eléctricamente se fija en un punto, aparecerá un campo eléctrico a su alrededor.

La intensidad de este campo depende del medio en el que se inserta la carga y se puede encontrar mediante la siguiente fórmula:

Ser:

E: intensidad del campo eléctrico (N / C)
k0 0: constante electrostática en vacío (9.10Noveno N.m2/ C2)
| Q |: módulo de carga (C)
d: distancia entre la carga y un punto de campo

Vector de campo eléctrico

Al campo eléctrico asociamos una cantidad vectorial llamada vector de campo eléctrico, como su nombre lo indica, es una cantidad vectorial que tiene módulo, dirección y sentido.

Dirección del vector de campo eléctrico

La fuerza eléctrica y el vector de campo eléctrico tienen la misma dirección. Sin embargo, estamos de acuerdo en que tendrán sentido cuando la carga de prueba sea positiva, y lo contrario cuando la carga de prueba sea negativa.

En la siguiente ilustración, vemos lo que sucede con la dirección del vector de campo eléctrico causada por una carga Q positiva fija cuando ponemos una carga de prueba positiva y negativa:

Vemos en la animación que la dirección del campo eléctrico no depende de la señal de carga de prueba, solo de la señal de carga fija. Por lo tanto, el campo generado por una carga positiva se compensa.

A su vez, cuando el campo eléctrico es generado por una carga negativa, tenemos las siguientes situaciones indicadas en la imagen a continuación:

Observamos que cuando la carga fija que genera el campo es negativa, la dirección del vector del campo eléctrico tampoco depende de la señal de la carga de prueba.

Por lo tanto, una carga fija negativa genera un campo de aproximación a su alrededor.

Intensidad de campo eléctrico

El valor de ifuerza del campo eléctrico se puede encontrar con la siguiente fórmula:

Donde:

E: campo eléctrico
F: fuerza eléctrica
que: carga eléctrica

En el Sistema de Unidad Internacional, la intensidad del campo eléctrico se mide en Newton por Coulomb (N / C), la fuerza en Newton (N) y la carga eléctrica en Coulomb (C).

Líneas eléctricas

Podemos representar el campo eléctrico a través de líneas orientadas de acuerdo con la dirección del vector del campo eléctrico. Estas, llamadas líneas de fuerza, son tangentes al vector de campo eléctrico en cada punto.

La intensidad del campo eléctrico es mayor cuanto más cerca están las líneas de campo y menos intensa en las regiones más lejanas.

A continuación se muestra la representación de las líneas eléctricas de un campo eléctrico, formado por dos cargas iguales, pero de señales opuestas (dipolos eléctricos).

Las líneas representan el campo eléctrico generado alrededor de dos cargas de señal opuestas.

Campo electrico uniforme

Cuando en una región del espacio hay un campo eléctrico en el que el vector asociado tiene la misma intensidad, dirección y dirección en todos los puntos, este campo eléctrico se llama uniforme.

Este tipo de campo se obtiene al acercarse a dos placas conductoras de electricidad planas y paralelas con cargas del mismo valor absoluto y señales opuestas.

En la figura siguiente, presentamos las líneas de campo entre dos conductores conductores de la electricidad. Tenga en cuenta que en la región del borde de los conductores, las líneas ya no son paralelas y el campo no es uniforme.

Campo eléctrico uniforme

Fuerza eléctrica – Ley de Coulomb

En la naturaleza hay fuerzas de contacto y fuerzas de campo. Las fuerzas de contacto solo actúan cuando los cuerpos se tocan. La fuerza de fricción es un ejemplo de fuerza de contacto.

La fuerza eléctrica, la fuerza gravitacional y la fuerza magnética son fuerzas de campo porque actúan sin la necesidad de que los cuerpos estén en contacto.

Ley de Coulomb, formulado por el físico francés Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) a fines del siglo XVIII, se centra en los estudios de la interacción electrostática entre partículas cargadas eléctricamente:

"La fuerza de acción mutua entre dos cuerpos cargados tiene la dirección de la línea que une los cuerpos y su intensidad es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos."

La unidad de medida de las cargas eléctricas es Coulomb (C), que lleva el nombre del físico por sus contribuciones a los estudios de la electricidad.. Por lo tanto, para calcular la fuerza de las cargas:

Donde:

F: fuerza (N)
Ky: constante electrostática (en el vacío su valor es igual a 9 x 10Noveno Nm2 / C2)
que1 y que2: cargas eléctricas (C)
r: distancia entre cargas (m)

La fuerza que surge de la interacción entre las cargas será de atracción cuando las cargas muestren signos opuestos, y de repulsión cuando las cargas tengan signos iguales.

Potencial electrico

El potencial eléctrico, medido en voltios (V), se define como el trabajo de fuerza eléctrica sobre una carga electrificada en el desplazamiento entre dos puntos.

Considerando dos puntos A y B y el valor potencial en el punto nulo B, entonces el potencial estará dado por:

Donde:

VUn: Potencial eléctrico en el punto A (V)
TAB: trabajar para mover una carga del punto A al punto B (J)
que: Carga eléctrica (C)

Diferencia potencial en un campo eléctrico uniforme

Cuando tenemos un campo eléctrico uniforme, podemos encontrar la diferencia de potencial entre dos puntos a través de la fórmula:

Ser

U: diferencia de potencial (V)
VUn: potencial en el punto A (V)
VB: potencial en el punto B (V)
E: campo eléctrico (N / C o V / m)
d: distancia entre superficies equipotenciales, es decir, superficies con el mismo potencial (m)

Lea más sobre el tema:

Ejercicio resuelto

1) UERJ – 2017

Suponga que la distancia entre los electrodos de un campo eléctrico es de 20 cm y que la diferencia de potencial efectiva aplicada al circuito es de 6 V. En este caso, la intensidad del campo eléctrico, en V / m, es equivalente a:

a) 40
b) 30
c) 20
d) 10

Para calcular el valor de la intensidad del campo eléctrico, utilizaremos la fórmula:

U = E.d

Antes de sobrescribir los valores, debe cambiar la unidad de distancia, que está en centímetros, a metros. Así tenemos:

d = 20 cm = 0.2 m

Sustituyendo los valores en la fórmula, encontramos:

Alternativa: b) 30

2) UECE – 2015

Justo antes del rayo, una nube tiene en su parte superior un predominio de moléculas con cargas eléctricas positivas, mientras que su base tiene carga negativa. Considere un modelo simplificado que trate cada una de estas distribuciones como planos de carga paralelos y distribuidos uniformemente. Sobre el vector de campo eléctrico generado por estas cargas en un punto entre la parte superior e inferior, es correcto afirmar que

a) es vertical y tiene una dirección ascendente.
b) es vertical y tiene una dirección de arriba hacia abajo.
c) es horizontal y tiene el mismo sentido del flujo de aire predominante dentro de la nube.
d) es horizontal y tiene el mismo significado en el norte magnético de la tierra.

Como se indica en la pregunta, tenemos un campo eléctrico uniforme formado por cargas positivas en la parte superior de la nube y cargas negativas en su base.

De esta manera, las líneas de fuerza serán verticales y paralelas. La dirección será de arriba a abajo, ya que el campo generado por las cargas positivas es de distancia, y las cargas negativas, de aproximación.

Alternativa: b) es vertical y tiene una dirección hacia abajo.