1.3. Intensidad de campo eléctrico

De pequeños, todos hemos jugado con imanes y hemos observado que a su alrededor sucedía algo: ¿Qué ocurre? Un pequeño objeto de acero o de metal es atraído por el imán, y su entorno cambia con respecto al momento en que no estaba el imán.

Imagen 4. Líneas mostrando el campo magnético de un imán de barra,
producidas por limaduras de hierro sobre papel.
Fuente: Wikipedia Licencia: Creative Common

Esto mismo ocurre con las cargas eléctricas. El espacio que las rodea queda alterado. Se puede verificar observando el movimiento de trocitos de cerda (pelos gruesos de animales o las púas de los peines) al colocar una carga eléctrica en su cercanía.

Más formalmente, el campo eléctrico se comprueba con la unidad de carga positiva, la cual recibe el nombre de "carga de prueba" (se dan fuerzas de atracción y/o repulsión según coloquemos en la zona afectada por la carga, otras cargas positivas o negativas).

 

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Así, podemos decir que "Campo eléctrico es la región del espacio en donde se deja sentir el efecto de una carga eléctrica".

     
  • Lo representamos mediante "líneas de fuerza".
  •  
  • Y lo definimos mediante:
  •     1. La intensidad en cada uno de sus puntos.
        2. El potencial en cada uno de sus puntos.

 


Veamos detenidamente estos aspectos:


LINEAS DE FUERZA

Son las líneas imaginarias que describiría una carga de prueba ante la existencia de un campo eléctrico. Véase en el siguiente dibujo cómo son (sobre todo es significativo observar su dirección, sentido).

Imagen 5. Imagen de las Líneas de Fuerza para cargas puntuales negativa y positiva
Fuente:Wikipedia Licencia: Creative Commons

INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO


En cada punto del campo eléctrico descrito, tendremos un valor del mismo (siguiendo con el símil del campo creado por un imán, podemos observar que cuanto más cerca o más lejos se está, el efecto sobre ese pequeño objeto de acero es más o menos intenso). Así para determinar este valor recurrimos a la magnitud: INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO.

La Intensidad del Campo Eléctrico se representa por y se define matemáticamente como , es decir, es la fuerza eléctrica que actúa sobre la unidad de carga situada en un punto concreto del campo. Su unidad en el Sistema Internacional es el N/C.

Teniendo presente la Ley de Coulomb, podemos desarrollar la expresión vista, buscando otra más significativa de la siguiente manera:

No olvidemos que tanto la intensidad como el campo, son magnitudes vectoriales de forma que si Q´ es positiva, el campo y la fuerza tienen el mismo sentido y si la carga es negativa, tienen sentidos opuestos.

Imagen 6. Representación del campo eléctrico creado por dos cargas positivas de igual magnitud y por un dipolo eléctrico.
Fuente: Wikipedia Licencia: Creative Commons

 

Por último, señalar que hasta ahora estamos trabajando con una carga puntual, pero ¿qué pasa si existen varias cargas? Pues muy sencillo, "divide y vencerás" o en palabras más técnicas, utilizamos el PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN: la intensidad del campo será la suma vectorial de las intensidades de campo que crean cada carga individualmente, afectándose unas a otras.

Para entender un poco mejor el concepto os proponemos este video:

Si queréis asimilar mejor esta parte será conveniente realizar los problemas que os proponemos más adelante.

Y para completar la descripción de campo eléctrico, sólo nos queda hablar sobre el potencial, que para mayor claridad, lo desarrollamos en el siguiente punto.

 

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Problema 1

Si tenemos una carga Q1=100 C, en el vacío, situada en un punto de coordenadas (2,0); calcular la intensidad de campo eléctrico que se origina en el punto de coordenadas (0,2).


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Problema 2

Si tenemos una carga Q2 cuyo valor es 50 C, en el vacío, situada en un punto de coordenadas (-2,0); calcular la intensidad de campo eléctrico que se origina en el punto de coordenadas (0,2).

 


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Problema 3

En este ejercicio, haciendo uso del principio de superposición, determinar la intensidad de campo eléctrico creado por el conjunto de las dos cargas anteriores (problemas 1 y 2) en el punto (0,2).