Fundamentos del Flujo Eléctrico y Líneas de Campo

Flujo del campo eléctrico (Gauss)

El flujo de campo eléctrico a través de una superficie gaussiana es una propiedad fundamental de cualquier campo vectorial. El flujo (símbolo Φ) se refiere a una superficie hipotética que puede ser cerrada o abierta. Para un campo eléctrico, el flujo (Φₑ) se mide por el número de líneas de fuerza que atraviesan dicha superficie.

Definición y cálculo

Para definir a Φₑ con precisión, considérese una superficie cerrada arbitraria dentro de un campo eléctrico. La superficie se encuentra dividida en cuadrados elementales ΔS, cada uno de los cuales es lo suficientemente pequeño como para ser considerado plano. Estos elementos de área pueden ser representados como vectores ΔS, cuya magnitud es el área, la dirección es normal a la superficie y el sentido es hacia afuera.

En cada cuadrado elemental es posible trazar un vector de campo eléctrico E. Dado que los cuadrados son infinitesimales, E puede considerarse constante en todos los puntos de un cuadrado dado. E y ΔS caracterizan a cada cuadrado y forman un ángulo entre sí.

Líneas de fuerza

Es posible obtener una representación gráfica de un campo de fuerzas empleando las llamadas líneas de fuerza. Son líneas imaginarias que describen los cambios en la dirección de las fuerzas al pasar de un punto a otro.

Propiedades de las líneas de campo eléctrico

• Al ser el campo eléctrico una cantidad vectorial (con magnitud y sentido), las líneas de campo indican las trayectorias que seguirían las partículas positivas si se las abandonase libremente a la influencia de las fuerzas del campo.
• El campo eléctrico es siempre un vector tangente a la línea de fuerza en cualquier punto considerado.
• Una carga puntual positiva genera un mapa de líneas de fuerza radiales dirigidas hacia afuera (fuerzas repulsivas).
• Una carga puntual negativa genera un mapa análogo, pero dirigido hacia la carga central.

Comportamiento en sistemas de cargas

En campos debidos a varias cargas, las líneas de fuerza nacen siempre de las cargas positivas y mueren en las cargas negativas. Por esta razón, se denomina a las primeras como «manantiales» y a las segundas como «sumideros» de líneas de fuerza.