Subsecciones

3 El campo eléctrico

Las cargas eléctricas no necesitan de un medio material para ejercer su influencia sobre otras.

Las fuerzas eléctricas son fuerzas de acción a distancia.

Para facilitar la descripción de la influencia de la carga en el espacio que la rodea se introduce el concepto de campo eléctrico.

Una carga crea un campo eléctrico $ \overrightarrow{E}$ en todo el espacio y este campo ejerce una fuerza sobre las otras cargas.

El campo eléctrico $ \overrightarrow{E}$ en un punto se define como la fuerza resultante sobre una carga de ensayo2 positiva q0 dividida por q0 :

$\displaystyle \overrightarrow{E}$ = $\displaystyle {\frac{{\overrightarrow{F}}}{{q_{0}}}}$ (2)
Rigurosamente:

$\displaystyle \overrightarrow{E}$ = $\displaystyle \lim_{{q_{0}\rightarrow0}}^{}$$\displaystyle {\frac{{\overrightarrow{F}}}{{q_{0}}}}$ = $\displaystyle {\frac{{d\overrightarrow{F}}}{{dq_{0}}}}$

La fuerza $ \overrightarrow{F}$ que un campo eléctrico $ \overrightarrow{E}$ ejerce sobre una carga q colocada en dicho campo es:

$\displaystyle \overrightarrow{F}$ = q$\displaystyle \overrightarrow{E}$

3.1 Unidades

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

3.2 Campo eléctrico creado por una carga puntual

A partir de la Ley de Coulomb (ecuación 1), el campo eléctrico $ \overrightarrow{E_{i}}$ que crea una sola carga puntual qi (situada en la posición $ \overrightarrow{r_{i}}$ ) en un punto P de posición $ \overrightarrow{r_{0}}$ es:

$\displaystyle \overrightarrow{E}_{{i}}^{}$(P) = $\displaystyle {\frac{{1}}{{4\pi\varepsilon_{0}}}}$$\displaystyle {\frac{{q_{i}}}{{r_{i0}^{2}}}}$$\displaystyle \widehat{{\overrightarrow{r_{i0}}}}$ (3)
donde ri0 es la distancia de la carga al punto P y $ \widehat{{\overrightarrow{r_{i0}}}}$ es el vector unidad que apunta desde la carga al punto P.


3.3 Principio de superposición

El campo eléctrico debe verificar el principio de superposición. Es decir, el campo eléctrico resultante producido por un sistema de cargas es la suma de los campos eléctricos creado por cada una de las cargas del sistema.

$\displaystyle \overrightarrow{E}$ = $\displaystyle \sum_{{i}}^{}$$\displaystyle \overrightarrow{E}_{{i}}^{}$(P) = $\displaystyle \sum_{{i}}^{}$$\displaystyle {\frac{{1}}{{4\pi\varepsilon_{0}}}}$$\displaystyle {\frac{{q_{i}}}{{r_{i0}^{2}}}}$$\displaystyle \widehat{{\overrightarrow{r_{i0}}}}$


J.M. Asensi
2004-02-24