Electrostática Fundamental: Ley de Coulomb y Definición del Campo Eléctrico

Ley de Coulomb: La Fuerza Eléctrica Fundamental

La fuerza eléctrica que aparece entre cuerpos cargados fue medida por el físico francés Coulomb, quien enunció la ley que lleva su nombre. Esta ley establece que:

La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

La constante de proporcionalidad, denotada como K, es función del medio donde se encuentren las cargas.

Características de la Fuerza Eléctrica

La fuerza eléctrica se suele expresar de otro modo, destacando las siguientes propiedades:

• Módulo: Es el valor que expresa la Ley de Coulomb.
• Dirección: La fuerza que une las cargas sigue una línea direccional.
• Fuerzas de Distancia: Las fuerzas electrostáticas aparecen entre las cargas sin necesidad de contacto físico.
• Independencia del Medio Material: Para que las cargas manifiesten su fuerza, no es necesario ningún medio material.
• Principio de Acción-Reacción: Las fuerzas tienen igual módulo y dirección, pero sentido contrario. Es decir, son fuerzas de acción-reacción.
• Principio de Superposición: Cuando hay tres cargas o más, la fuerza resultante sobre cada una de ellas es la suma vectorial de las fuerzas que le ejercen las demás.
• Sentido de la Interacción: El sentido de la fuerza es función del signo de las cargas que interactúan:
  • Entre cargas de igual signo aparecen fuerzas de alejamiento (repulsión).
  • Entre cargas de diferente signo aparece atracción.

El Concepto de Campo Eléctrico

Un cuerpo, por el hecho de tener carga, genera una perturbación en el espacio que le rodea, la cual recibe el nombre de campo eléctrico. Cuando en esa zona del espacio se introduce otra partícula cargada, sobre ella actuará una fuerza eléctrica.

Intensidad del Campo Eléctrico (E)

Para definir un campo eléctrico, se utiliza la magnitud de intensidad de campo (E), que toma valores diferentes según la zona del espacio. Para calcular el valor de la intensidad creada por una carga Q en un punto P, es suficiente colocar en ese punto otra carga de prueba q, y realizar la división entre la fuerza (F) y la carga de prueba (q). La fuerza sobre esa carga viene dada por la Ley de Coulomb.

E = F / q

Líneas de Campo Eléctrico

Para definir gráficamente el campo eléctrico en una zona del espacio, se utilizan las líneas de fuerza (o líneas de campo). Las líneas de fuerza representan el recorrido que seguiría una carga positiva colocada en ese punto.

• El vector intensidad E en un punto P será siempre tangencial a las líneas de campo que pasen por allí.
• Las líneas de campo que genera una carga puntual o esférica son siempre radiales.
• Si la carga es positiva, las líneas salen hacia afuera.
• Si la carga es negativa, las líneas entran en la carga.