Propiedades de las Superficies Equipotenciales y Comparativa de Campos Físicos

Superficies Equipotenciales

Se define como el lugar geométrico de los puntos en los que el potencial toma el mismo valor.

Características principales

• Trabajo nulo: Cuando una carga se mueve sobre una superficie equipotencial no se realiza trabajo porque la diferencia de energía potencial entre el punto inicial y el final es cero.
• Perpendicularidad: La intensidad del campo eléctrico en un punto es perpendicular a la superficie equipotencial que pasa por ese punto. Si al mover una carga sobre la superficie el trabajo vale cero, es porque la fuerza (F) y el desplazamiento (dr) son perpendiculares; por lo tanto, el campo (E) y dr también lo son.
• Sentido del campo: La intensidad de campo eléctrico tiene el sentido de los potenciales decrecientes. Esto se debe a que una carga que se mueve libremente bajo la acción del campo lo hace siempre en el sentido en que su energía potencial disminuye. Este sentido, para una carga positiva, coincide con el vector intensidad de campo.
• Intersección imposible: Dos superficies equipotenciales no pueden cortarse. Si lo hicieran, en todos los puntos de la línea de corte habría dos vectores intensidad de campo eléctrico (cada uno perpendicular a una de las superficies), lo cual no es posible.

Analogías y Diferencias entre el Campo Gravitatorio y el Eléctrico

Puntos en común (Analogías)

• Ambos son campos conservativos.
• Las líneas de los campos son abiertas: empiezan en algún punto y terminan en otro.
• En ambos se puede definir una función escalar y construir superficies equipotenciales.
• Las líneas de campo son perpendiculares a las superficies equipotenciales.
• Las fuerzas son centrales.
• Se rigen siempre por la dirección del vector intensidad de campo.

Diferencias fundamentales

• Fuentes: El campo gravitatorio no tiene fuentes; sus líneas de campo siempre empiezan en el infinito. El campo eléctrico tiene fuentes y sumideros.
• Naturaleza de la fuerza: Las fuerzas del campo gravitatorio son siempre de atracción, mientras que en el eléctrico pueden ser de atracción y de repulsión.
• Estado de movimiento: Un punto material crea campos gravitatorios tanto en reposo como en movimiento. La carga eléctrica crea un campo eléctrico si está en reposo.
• Requisito de materia: Todo cuerpo material genera un campo gravitatorio. Para crear un campo eléctrico, hace falta además que el cuerpo esté cargado.
• Sentido del movimiento: Una partícula abandonada en reposo en el campo gravitatorio siempre se mueve en dirección y sentido del vector intensidad del campo. En el eléctrico, lo hace en dirección del vector intensidad de campo, pero su sentido es el de dicho vector si la carga es positiva y el contrario si es negativa.
• Aislamiento: Un campo eléctrico se puede aislar, mientras que un campo gravitatorio no.
• Influencia del medio: Las fuerzas gravitatorias son universales; las eléctricas dependen del medio.
• Intensidad: El campo gravitatorio es poco intenso, mientras que el campo eléctrico es muy intenso.