Fuerzas Eléctricas, Ley de Coulomb y Campo Eléctrico: Fundamentos Esenciales

Carga Eléctrica y Fuerzas Eléctricas

La carga eléctrica de un cuerpo tiene su origen en la estructura atómica de la materia. La corteza del átomo está formada por electrones (partículas con carga negativa), mientras que el núcleo del átomo está formado por:

• Protones: partículas con carga positiva del mismo valor absoluto que la carga del electrón.
• Neutrones: partículas sin carga eléctrica.

Ley de Coulomb

La fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas eléctricas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

Características de las Fuerzas Eléctricas

Las fuerzas eléctricas tienen las siguientes características:

• La fuerza está dirigida a lo largo de la recta de unión de las cargas.
• La fuerza es repulsiva si las cargas son del mismo signo (los vectores fuerza sobre cada carga tienen el mismo sentido).
• Si las dos cargas son de signo contrario, los vectores fuerza tendrán sentidos contrarios. Así, dos cargas de distinto signo se atraen.
• Son fuerzas a distancia. No es preciso que exista ningún medio material entre las cargas para que dichas fuerzas actúen.
• Siempre se presentan a pares, como afirma el principio de acción y reacción. Las fuerzas y tienen el mismo módulo, la misma dirección, pero sentido opuesto. =

Principio de Superposición

Experimentalmente comprobamos que las fuerzas eléctricas verifican el principio de superposición. En el caso de tener tres o más cargas eléctricas puntuales, la fuerza resultante sobre una de ellas es la suma vectorial de todas las fuerzas que las demás cargas ejercen sobre ésta.

Campo Eléctrico

Llamamos campo a la perturbación (real o ficticia) del espacio determinada por la asignación a cada punto del valor de una magnitud física.

Intensidad del Campo Eléctrico (E)

La intensidad del campo eléctrico (E) en un punto del espacio es la fuerza que actuaría sobre la unidad de carga positiva situada en ese punto.

La unidad de la intensidad del campo eléctrico en el SI es el Newton por Culombio (N/C).

La definición anterior nos permite calcular el campo eléctrico creado por una carga puntual Q. Para ello, colocamos una carga de prueba q en un punto P del espacio situado a una distancia r de la carga Q. El campo eléctrico en ese punto será la fuerza por unidad de carga: