Conceptos Fundamentales de Electrostática: Carga, Coulomb y Campo

Electrostática: Conceptos Fundamentales

Un cuerpo tiene carga positiva o está cargado positivamente cuando tiene un defecto de electrones. Y tiene carga negativa cuando tiene un exceso de electrones.

Ley de Coulomb

Las fuerzas con que se atraen o se repelen dos cargas eléctricas puntuales son directamente proporcionales al producto de dichas cargas e inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia que las separa.

Propiedades de la Fuerza Eléctrica entre dos Cargas

• Varía inversamente con el cuadrado de la distancia (es de simetría esférica, depende de la distancia).
• Es central.
• Es conservativa (por las dos razones anteriores).
• Tiene un valor que depende del medio en que se encuentren las cargas.
• Si el medio es isótropo se cumple el principio de superposición.

Campo Eléctrico

Se dice que en una región del espacio existe un campo eléctrico si una carga colocada en un punto de esa región experimenta una fuerza atractiva o repulsiva de tipo electrostático. El campo eléctrico creado por una carga puntual es un campo de fuerzas central y, por tanto, conservativo (implica energía potencial).

Intensidad del Campo Eléctrico

Se llama intensidad del campo eléctrico en un punto a la fuerza que ejerce el campo sobre la unidad de carga positiva colocada en ese punto. El vector de campo eléctrico estará dirigido hacia el exterior del campo si la carga que crea el campo es positiva (fuente de campo) y hacia el interior del campo si es negativa (sumidero).

Superficies Equipotenciales

Para el campo más sencillo, el creado por una única carga puntual, las superficies equipotenciales son esferas con centro en la carga.

Trabajo del Campo Eléctrico y Movimiento de Cargas

Si el trabajo que realiza el campo para llevar una carga desde un punto hasta otro es negativo, significa que es necesario que nosotros hagamos ese trabajo y el movimiento de la carga no será espontáneo. En cambio, si el trabajo realizado por la fuerza del campo es positivo, el movimiento será espontáneo (no necesitamos realizar trabajo).

Condiciones para Movimiento Espontáneo

1. Para una carga positiva, el movimiento será espontáneo cuando la carga se desplace de potenciales altos a potenciales más bajos.
2. Para una carga negativa, el movimiento será espontáneo cuando la carga vaya desde potenciales bajos a potenciales más altos.

Esto está de acuerdo con la ley general de que en cualquier campo conservativo el movimiento espontáneo de las partículas es siempre hacia posiciones en las que su energía potencial sea más baja.