Características del campo eléctrico.
¿Cómo se propagan las fuerzas eléctricas?
Cada partícula eléctricamente cargada tiene un campo eléctrico inseparable de ella, el cual se manifiesta por su acción sobre otras partículas cargadas. El campo eléctrico es el medio que sirve de asiento a la interacción entre los cuerpos electrizados.
La interacción electrostática entre cuerpos eléctricamente cargados tiene lugar mediante un campo eléctrico. El campo eléctrico está relacionado con fenómenos y procesos tan disímiles, aparentemente, como el sentido de nuestra visión y la generación de corriente eléctrica.
Cada partícula eléctricamente cargada, llamada también carga puntual, tiene un campo eléctrico inseparable de ella, el cual se manifiesta por su acción sobre otras partículas eléctricamente cargadas.
El campo eléctrico es el medio que sirve de asiento a la interacción entre los cuerpos electrizados.
La existencia del campo eléctrico se manifiesta por su propiedad fundamental, que es la de actuar con una fuerza F ⃗ sobre partículas eléctricamente cargadas, colocadas en el espacio que él ocupa, estén en reposo o en movimiento.
El campo electrostático es el creado por cargas puntuales en reposo y se caracteriza en cada uno de los puntos de la región del espacio que ocupa por una magnitud vectorial llamada intensidad de campo eléctrico.
El campo eléctrico de partículas cargadas en reposo no cambia con el tiempo y se denomina campo electrostático. El vector intensidad de campo eléctrico, para este caso particular, es denominado también vector intensidad de campo electrostático.
Definición : Intensidad de campo eléctrico
El vector intensidad de campo eléctrico se define como la relación entre la fuerza que actúa sobre una partícula cargada de prueba colocada en un punto cualquiera del campo y el valor de su carga eléctrica q0.
El sentido del vector coincide con el de la fuerza que actúa una carga positiva y es contrario al sentido de la fuerza que actúa sobre una carga negativa
De acuerdo con la ecuación, las unidades de la intensidad de campo electrostático en el SI se expresan en newton/coulomb (N/C).
Saber más : Sobre la carga de prueba
Con el fin de no alterar las propiedades del campo que se investiga, el valor de la carga eléctrica qo de la carga puntual de prueba que se coloca en el punto dado, debe ser muy pequeño y se considera, por convenio, positiva.
Por convenio se asume que el vector intensidad de campo eléctrico tiene en un punto la misma dirección y sentido de la fuerza que actúa sobre una carga puntual de prueba q0 positiva.
De la definición puedes apreciar que el vector intensidad de campo eléctrico tiene la misma dirección y sentido de la fuerza que actúa sobre una carga puntual de prueba q positiva, que se coloca en un punto del campo.
Recuerda que... :
En esta expresión el valor del vector "intensidad del campo eléctrico" depende del valor de la carga puntual que crea el campo. Su sentido se determina por el de la fuerza que ejercería esta carga sobre otra de prueba, colocada en el punto.
¿Cuál es la dirección y sentido del vector intensidad del campo eléctrico en un punto P cualquiera del espacio?
Con el fin de no alterar las propiedades del campo que se investiga, el valor de la carga eléctrica qo de la partícula eléctricamente cargada de prueba que se coloca en el punto dado, debe ser muy pequeño.
Por convenio se asume que el vector intensidad de campo eléctrico tiene en un punto la misma dirección y sentido de la fuerza que actúa sobre una partícula de prueba colocada en ese punto con carga eléctrica positiva +q.
Cuando q>0 entonces los vectores fuerza e intensidad del campo poseen el mismo sentido en el punto, pero si q<0 poseen sentidos opuestos).
El sentido del vector "intensidad del campo eléctrico" en un punto coincide con el de la fuerza que actúa sobre una carga positiva y es contrario al sentido de la fuerza que actúa sobre una carga negativa
¿Cómo se representa gráficamente el campo eléctrico?
El campo eléctrico puede representarse gráficamente mediante las líneas de fuerza creadas por Faraday. Estas son líneas continuas y sirven para hacer un análisis cualitativo del campo. Convencionalmente se asume que las líneas de fuerza salen de las cargas positivas y terminan en las negativas o en el infinito.
El campo eléctrico también puede ser representado gráficamente mediante el vector intensidad del campo electrostático.
El vector intensidad del campo eléctrico siempre es tangente en cada punto de las líneas de fuerza y posee la misma dirección y sentido que ellas en ese punto.
Saber más : Más acerca del campo eléctrico
El campo eléctrico puede ser no uniforme (heterogéneo) o uniforme (homogéneo) y se diferencian en varios aspectos como muestra la Tabla “Campo eléctrico homogéneo y campo eléctrico heterogéneo”.
En una región del espacio pudiera existir un campo eléctrico resultante de la superposición de los campos eléctricos debidos a cuerpos cargados en reposo (electrostático, Es) y el debido a campos magnéticos variables en el tiempo, representado en la ecuación por Em.
El campo eléctrico puede ser no uniforme (heterogéneo) o uniforme (homogéneo) y se diferencian en varios aspectos como muestra:
El valor del vector del campo eléctrico en un punto, debido a una carga puntual q, puede calcularse de acuerdo a la expresión:
El valor de E depende del valor de la carga puntual que crea el campo. Su sentido se determina por el de la fuerza que ejercería esta carga sobre otra de prueba, colocada en el punto. | Donde q es el valor de su carga eléctrica y r es la distancia de la carga puntual al punto, como se observa en la figura.
|
¿Sabías que...? : Piezoelectricidad y huesos
El efecto piezoeléctrico es un fenómeno que consiste en la aparición de un campo eléctrico entre las caras de un cristal cuando este se somete a una deformación mecánica. Entre los materiales que presentan propiedades piezoeléctricas están el cuarzo y los huesos.
La desviación de la columna vertebral puede ocasionar esfuerzos de compresión y de tensión, debidos a la fuerza de gravedad, los que pueden provocar que en las vértebras se generen cargas eléctricas de signos contrarios debido al efecto piezoeléctrico e interferir la conducción nerviosa y el desarrollo normal de los huesos.
El campo eléctrico de cuerpos esféricos, planos y otros, que no pueden ser considerados cargas puntuales tiene otras configuraciones. Uno de los más utilizados en electrónica, es el campo eléctrico de placas paralelas, utilizado en los tubos de rayos catódicos, el cañón de las pantallas de los televisores y monitores y en dispositivos como los condensadores de láminas paralelas.