¿Qué es un Campo Eléctrico? Definición, Fórmula, Ejemplo

¿Qué es un Campo Eléctrico? Definición, Fórmula, Ejemplo

Al frotar un globo contra un suéter, el globo se carga. Debido a dicha carga, el globo puede adherirse a las paredes, pero cuando se lo coloca al lado de otro globo que también ha sido frotado, el primer globo volara en la otra dirección.

Aspectos clave: campo eléctrico

  1. Una carga eléctrica es una propiedad de la materia, la cual hace que dos objetos se puedan atraer o rechazar dependiendo de sus cargas (positivas o negativas).
  2. Un campo eléctrico es una región del espacio alrededor de una partícula u objeto cargado de forma eléctrica, donde una carga eléctrica sentirá una fuerza.
  3. Un campo eléctrico es una cantidad vectorial y puede ser visualizada como flechas que se aproximan o que se alejan de las cargas. Las lineas son definidas como apuntando radialmente hacia afuera, alejándose de una carga positiva, o radialmente hacia adentro, hacia una carga negativa.

Dicho fenómeno es el resultado de una propiedad de la materia, la cual es denominada carga eléctrica. Las cargas eléctricas pueden producir campos eléctricos: regiones del espacio alrededor de las partículas u objetos cargados electricamente en donde otras partículas u objetos cargados electricamente sentirían fuerza.

Definición de carga eléctrica

Una carga eléctrica, que puede ser positiva o negativa, es una propiedad de la materia que provoca que dos objetos se puedan atraer o rechazar. Si los objetos poseen cargas opuestas (positivo-negativo), atraerán; si se encuentran cargados de forma similar, positivo-positivo o negativo-negativo, se repelerán.

La unidad de carga eléctrica es denominada como Coulomb, la cual se define como la cantidad de electricidad que se transmite por una corriente eléctrica de 1 amperio en 1 segundo.

Los átomos, que son las unidades básicas de la materia, se encuentran formados por tres tipos de partículas: electrones, neutrones y protones. Los electrones y los protones se encuentran cargados electricamente y poseen carga negativa y positiva. Un neutron no esta cargado electricamente.

Muchos objetos son electricamente neutros y poseen una carga neta total a 0. Si existen un exceso de electrones o protones, produciendose una carga neta que no es cero, los objetos se consideran cargados.

Una forma excelente de cuantificar las cargas eléctricas es utilizando la constante e = 1.602 * 10 -19 Coulombs. Un electrón, el cual es la cantidad mas pequeña de carga eléctrica negativa, posee una carga de -1.602 * 10 -19 Coulombs. Un proton, que es la cantidad mas pequeña de carga electric positiva, posee una carga de +1.602 * 10 -19 Coulombs. Por lo cual, 10 electrones tendrían una carga de -10 e y 10 protones tendrían una carga de +10 e.

Ley de Coulomb

Las cargas eléctricas son atraídas o se repelen entre si, debido a que ejercen fuerzas unas sobre las otras. Las fuerza que existe entre dos cargas eléctricas puntuales (cargas idealizadas que se concentran en un punto del espacio) se describe dentro de la ley de Coulomb. La ley de Coulomb establece que la fuerza o la magnitud de la fuerza entre dos cargas puntuales es proporcional a las magnitudes de las cargas e inversamente proporcional a la distancia entre las dos cargas.

Matemáticamente, esto está dado por:

F = (k | q1 q 2 |) / r 2

donde q1 es la carga de la primera carga puntual, q2 es la carga de la segunda carga puntual, k = 8.988 * 10 9 Nm 2 / C 2 es la constante de Coulomb, y r es la distancia entre dos cargas puntuales.

Si bien, técnicamente no existen cargas puntuales reales, los electrones, protones y las otras partículas son tan pequeñas que pueden ser aproximadas por una carga puntual.

Fórmula de campo eléctrico

Una carga eléctrica produce un campo eléctrico, el cual es una región del espacio alrededor de una partícula u objeto cargado electricamente, en donde una carga eléctrica sentirá la fuerza. El campo eléctrico existe en todos los puntos del espacio y puede ser observado al llevar otra carga al campo eléctrica. Pero, el campo eléctrico puede aproximarse a cero por motivos prácticos, si las cargas se encuentran lo suficientemente alejadas entre ellas.

Los campos eléctricos son una cantidad vectorial y pueden visualizarse como flechas, que van hacia o lejos de las cargas. Las lineas se definen apuntando de forma radial hacia afuera, alejándose de una carga positiva, o radialmente hacia adentro, hacia una carga negativa.

La magnitud de un campo eléctrico se destaca por la formula E = F/q, donde E es la fuerza del campo eléctrico, F la fuerza eléctrica y q es la carga de prueba que se utiliza para sentir el campo eléctrico.

Ejemplo: Campo Eléctrico De Dos Cargas Puntuales

Por dos cargos puntuales, F esta dada por la ley de Coulomb arriba.

Por lo tanto, F = (k | q1 q2|) / r2, donde q2 esta definida como la carga de prueba que se está utilizando para “sentir” el campo eléctrico.

Luego utilizamos la fórmula del campo eléctrico para obtener E = F / q2, ya que q2 se ha definido como la carga de prueba.
Después de sustituir F, E = (k | q1 |) / r2.

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