Entendiendo el Campo Eléctrico: Conceptos Clave y Comparaciones

Campo Eléctrico

Carga eléctrica: Propiedad de la materia. Cargas del mismo signo se repelen y cargas de signo contrario se atraen. La carga se conserva. La electrización se crea y se transmite carga de unos cuerpos a otros, permaneciendo constante. La carga es cuantizada.

Ley de Coulomb:

Dos cargas eléctricas se atraen o se repelen con una fuerza que es directamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa: F = K * (q1 * q2 / r²).

Campo eléctrico:

Perturbación que un cuerpo produce en el espacio que lo rodea por el hecho de tener carga eléctrica. El campo queda determinado por la intensidad y el potencial en cada uno de sus puntos. La intensidad es el vector en cualquier punto del espacio como la fuerza eléctrica que actúa sobre la unidad de carga positiva en ese punto. Para una carga Q, es radial y disminuye con el cuadrado de la distancia (radial); si la carga es negativa, el campo se dirige hacia la carga; si la carga es positiva, el campo se dirige hacia afuera.

Líneas de campo:

Representación gráfica del campo eléctrico (fuerza). Son abiertas, salen de las cargas positivas y llegan a las negativas. En cada punto del espacio, el vector E es tangente a las líneas de campo y tiene el sentido de estas. El número de líneas de campo es proporcional a la carga positiva o negativa; un campo eléctrico más intenso tiene líneas más juntas. No se pueden cortar porque indicaría que tendríamos dos vectores E distintos.

Energía potencial:

Punto del espacio en el que existe un campo eléctrico que es el trabajo realizado por dicho campo para trasladar la carga desde el punto hasta el infinito.

Potencial eléctrico:

Representa la energía potencial de la unidad de carga positiva situada en un punto del campo. En un punto, es el trabajo que realiza el campo para trasladar a la unidad de carga positiva hasta el infinito.

Superficies equipotenciales:

Los puntos de un campo eléctrico que tienen el mismo potencial forman una superficie equipotencial. Propiedades: son perpendiculares a las líneas de campo en cualquier campo; el trabajo que realiza el campo eléctrico para trasladar una carga de un punto a otro de la misma superficie equipotencial es 0 (W = q(V1 - V2) = 0 J).

Analogías en campo eléctrico y campo gravitacional:

Campos conservatorios (energía potencial y potencial). El campo gravitacional creado por una masa puntual y el campo eléctrico creado por una carga puntual son campos centrales; las líneas de campo son abiertas y simétricas radialmente. La intensidad del campo es proporcional a la masa o carga que lo crea e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre estas y el punto donde se calcule el campo.

Diferencias entre campo eléctrico y campo gravitacional:

• El campo gravitacional es atractivo y el campo eléctrico puede ser repulsivo o atractivo.
• Las líneas de campo gravitacional originan en cargas positivas y terminan en cargas negativas.
• El campo gravitacional es universal (existe para todos los cuerpos); el campo eléctrico existe cuando los cuerpos tienen carga eléctrica.
• La constante G es universal, mientras que la constante K depende del medio; además, K es 10²⁰ veces mayor que G, lo que hace que el campo gravitacional sea más débil.
• Una masa en reposo o en movimiento crea el mismo campo gravitacional. Una carga eléctrica en reposo crea un campo eléctrico, pero si está en movimiento, también crea un campo magnético.