Campo eléctrico

Éste tema es complicado de explicar en éste formato sin vectores ni fórmulas... Sin embargo, qué menos que intentarlo. Al final de la explicación hay un archivo PDF más extenso y que incluye distribuciones, flujo, fórmulas... Un lujazo, no os lo perdáis.

En ésta explicación introduciré lo básico del campo eléctrico, la fuerza entre cargas, el campo eléctrico y la diferencia de potencial.

Resulta que en la materia hay cargas. Positivas y negativas. Una carga no es materia en sí, sino una propiedad de ésta. De hecho una de las fuerzas elementales del universo son ejercidas por la interacción de éstas: la electromagnética.

Fuerza entre cargas

Cuando se acercan dos cargas del mismo signo se produce una fuerza que separa éstas cargas, y cuanto más lejos están menor es la fuerza. Cuando son de signo contrario el resultado es el mismo pero la fuerza es de atracción. Ésto no es importante ya que el vector fuerza nos dará la dirección resultante.

La fuerza que ejerce una carga sobre otra viene dada por la fórmula:

\displaystyle F =  \frac{K(Q\cdot q)}{r^{2}}\cdot \hat{u}

Donde:

\displaystyle K = \frac{1}{4\pi \varepsilon_{0}}

Y \varepsilon_{0} es la constante dieléctrica del vacío (8.84x10^-12), característica de éste y por lo tanto cambiará cuando se trate de un material. û es el vector unitario de la recta que une las cargas, es decir el vector r dividido entre su módulo.

Las cargas se miden en Coulombs y la fuerza, en Newtons.

En el caso de haber más de 2 cargas, la fuerza resultante sería la suma de las fuerzas ejercidas por cada carga.

Campo eléctrico

Una carga crea unas líneas de campo radiales y que nunca se cruzan. Las cargas positivas tienen líneas de campo salientes y las negativas entrantes. Éstas líneas de campo son infinitas, ya que podemos ver que sólo con una distancia infinita la fuerza entre dos cargas puede ser 0. Tienen una forma así:

Ojo con el error común de que las líneas de campo toquen la carga. No. Cuando dibujéis una carga como un circulito, las líneas de campo no deben tocar su superficie. Si lo hicieseis en selectivo, 0 al canto.

¿Y qué es el campo? Aquello verde... En fin, es la fuerza que puede ejercer una carga sobre otra de 1 C cuando la situamos a una distancia cualquiera. Es decir, si calculamos el campo de una carga sabremos qué fuerza ejerce sobre la carga que queramos a la distancia que nos dé la gana. Ya lo hemos definido como la fuerza por unidad de carga.

\displaystyle E = \frac{F}{q}\cdot \hat{u} = \frac{1}{4\pi \varepsilon_{0}}\cdot \frac{Q}{r^{2}}\cdot \hat{u} \quad N/C

Y por supuesto, el campo resultante de dos o más cargas es la suma de las acciones de cada una de ellas.

Potencial eléctrico

El potencial eléctrico en un punto se define como la integral circular (lo cual nos indica que no importa su recorrido) del campo eléctrico respecto a la distancia. Si el campo es constante se nos queda una sencilla fórmula:

V = E*r

A su vez, podemos decir que E = - grad(V)

Mucha atención, el potencial eléctrico no es un vector.

Éste es un término sencillo pero lo que en realidad importa es tener una diferencia de potencial entre dos puntos. ΔV = Va - Vb.

Se debe tener en cuenta que las cargas positivas se mueven naturalmente hacia potenciales decrecienes, y las negativas a potenciales crecientes.

Trabajo ejercido por una carga

Cuando una carga se mueve en un campo eléctrico entre dos potenciales, ejerce un trabajo, o hay que aplicárselo, para llegar al otro punto. Éste trabajo viene dado por la fórmula:

W = q*ΔV  Julios

El campo eléctrico en PDF

Campo eléctrico PDF

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