Fundamentos de Interacción de Cargas y Masas: Campos Eléctricos y Gravitatorios

Principio de Superposición de Fuerzas Eléctricas

Experimentalmente se ha comprobado que cuando varias partículas cargadas interactúan entre sí, las fuerzas ejercidas unas sobre las otras son aditivas. Por lo tanto, la fuerza resultante sobre una cualquiera de ellas es igual a la suma vectorial de las fuerzas que se ejercen sobre ellas debidas a las demás cargas tomadas por separado. Esta propiedad recibe el nombre de Principio de Superposición, que se puede enunciar así: Si una carga está sometida simultáneamente a varias fuerzas independientes, la fuerza resultante se obtiene sumando vectorialmente dichas fuerzas.

Campo Eléctrico y su Relación con la Fuerza

El Campo Eléctrico de una carga se define por la relación F=q·E. Cuando la carga es positiva, la Fuerza (F) y el Campo Eléctrico (E) tienen la misma dirección y el mismo sentido. Cuando la carga es negativa, la F y la E tienen distinto sentido. Las líneas de campo no se pueden cortar porque el campo está definido de forma unívoca.

Movimiento de Cargas en un Campo Eléctrico

En cuanto al movimiento espontáneo de cargas: Las cargas positivas se mueven siempre hacia potenciales decrecientes, y el trabajo lo realiza el campo. Si queremos que vayan hacia potenciales crecientes, tenemos que realizar nosotros el trabajo. Las cargas negativas se mueven siempre hacia potenciales crecientes.

Analogías entre Campo Gravitatorio y Eléctrico

• Ambos campos son centrales, ya que están dirigidos hacia o desde el punto donde se encuentra la masa o la carga que los crea.
• Son conservativos porque la fuerza central solamente depende de la distancia. La fuerza que define ambos campos es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.
• Las líneas de fuerza son abiertas y perpendiculares a las superficies equipotenciales.

Diferencias Clave entre Campo Gravitatorio y Eléctrico

• El campo gravitatorio es universal: existe para todos los cuerpos. El campo eléctrico solo existe cuando los cuerpos están cargados de electricidad.
• El gravitatorio es siempre de atracción, mientras que el eléctrico puede ser de atracción o de repulsión.
• La constante K (de Coulomb) es aproximadamente 10²⁰ veces mayor que la constante G (gravitacional). Esto indica que el campo gravitatorio es muy débil comparado con el eléctrico, en igualdad de condiciones.
• La G es una constante universal, mientras que la K no lo es, puesto que su valor depende del medio.
• Una masa, esté en reposo o en movimiento, siempre crea un mismo campo gravitatorio. Una carga eléctrica en movimiento, además del campo eléctrico, crea también un campo magnético.