Campo eléctrico

Campo eléctrico

Las cargas no precisan de ningún medio material para influir entre ellas y por ello las fuerzas eléctricas son consideradas fuerzas de acción a distancia. En virtud de ello se recurre al concepto de campo electrostático para facilitar la descripción, en términos físicos, de la influencia que una o más cargas ejercen sobre el espacio que les rodea.

El campo eléctrico representa, en cada punto del espacio afectado por la carga, una propiedad local asociada al mismo. Una vez conocido el campo en un punto no es necesario saber qué lo origina para calcular la fuerza sobre una carga u otra propiedad relacionada con él.

Así, si se coloca una carga de prueba en un punto cualquiera del espacio en donde está definido un campo eléctrico, se observará la aparición de atracciones o de repulsiones sobre ella. Una forma de describir las propiedades de este campo sería indicar la fuerza que se ejercería sobre una carga determinada si se trasladara de un punto a otro del espacio. Al utilizar la misma carga de prueba es posible comparar la intensidad de las interacciones entre ellas.

La carga de referencia más simple, a efectos de operaciones, es la carga unidad positiva. La fuerza eléctrica que en un punto cualquiera del campo se ejerce sobre la carga unidad positiva, tomada como elemento de comparación, recibe el nombre de intensidad del campo eléctrico y se representa por la letra E. Por tratarse de una fuerza, la intensidad del campo eléctrico es una magnitud vectorial que viene definida por su módulo E y por su dirección y sentido.

Un ejemplo típico del punto de vista del campo eléctrico son las antenas emisoras y receptoras de radio y televisión. En el circuito emisor de una estación de radio, por ejemplo y en el circuito detector de los aparatos se encuentra una antena que en su forma más simple consiste en una varilla metálica. Cada estación emisora transmite sus programas con una frecuencia determinada, haciendo que en la antena los electrones se muevan periódicamente de un extremo a otro de la misma. Es decir, si en un instante un extremo de la varilla tiene exceso de electrones (carga negativa), el otro extremo tiene déficit de electrones (carga positiva). Un instante después se invierte la polaridad.

Ley de Coulomb

Ley de Coulomb

La magnitud de las fuerzas eléctricas que interactúan con dos cargas en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de las dos cargas y es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas. La fuerza que se evidencia es la fuerza de repulsión en el caso en que las cargas sean de igual signo. Si son de signo contrario, entonces la fuerza no es de repulsión sino de atracción. Depende de la constante dieléctrica del medio  en el que se encuentran las cargas en reposo la constante de la proporcionalidad, ya sea inversa o directa.

Charles-Agoustin de Coulomb descubrió esta ley establecida por medio de la balanza de torsión, la cual el desarrolló y así le fue posible determinar las propiedades de la fuerza hidrostática (agua).

Este teorema aplicado al campo eléctrico creado por una carga puntual es equivalente a la ley de Coulomb de la interacción electrostática.

Una manifestación habitual de la electricidad es la fuerza de atracción o repulsión entre dos cuerpos estacionarios que, de acuerdo con el principio de acción y reacción, ejercen la misma fuerza eléctrica uno sobre otro. La carga eléctrica de cada cuerpo puede medirse en culombios. La fuerza entre dos partículas con cargas q1 y q2 puede calcularse a partir de la ley de Coulomb
Según la cual la fuerza es proporcional al producto de las cargas dividido entre el cuadrado de la distancia que las separa. La constante de proporcionalidad K depende del medio que rodea a las cargas.
2.- Expresión matemática. La ley de Coulomb.

Mediante una balanza de torsión, Coulomb encontró que la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales (cuerpos cargados cuyas dimensiones son despreciables comparadas con la distancia r que las separa) es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
El valor de la constante de proporcionalidad depende de las unidades en las que se exprese F, q, q’ y r. En el Sistema Internacional de Unidades de Medida vale 9·10-9 Nm2/C2.

Cargas Eléctricas En Reposo

Cargas Eléctricas En Reposo

Se llaman en reposo porque están atrapadas en un circuito y no salen al medio ya que si no se mueve no es electricidad.

En experiencias de cátedras se utilizan corrientemente ebonita y una piel. Si, después de frotada con la piel, una barra de ebonita se coloca en un plato que contenga pequeños trozos de papel de seda, muchos de estos se adherirán al principio a la barra pero al cabo de algunos segundos se alejarán de ella. La atracción inicial se explicará más adelante; la repulsión siguiente es debida a una fuerza aparece simplemente cuando dos cuerpos se electrizan del mismo modo.

El experimento análogo realizado con una barra de vidrio frotada con seda dará el mismo resultado; esferillas de medula de saúco electrizada, cuando se coloca cerca de otra que ha tenido contacto con el vidrio electrizado, ambas se atraen mutuamente.

Estos nos lleva a la conclusión que hay dos clases de cargas eléctricas: la que posee la ebonita después de frotada con la piel, llamada carga negativa, y la que posee el vidrio después de frotada con la seda, llamada carga positiva.

Los experimentos realizados conducen a dos resultados fundamentales:

  Cargas iguales se repelen.

  Cargas distintas se atraen.

Las cargas eléctricas no son engendradas ni creadas, sino que el proceso de adquirir cargas eléctricas consiste en ceder algo de un cuerpo a otro, de modo que una de ellas posee un exceso y la otra un déficit de ese algo (electrones.