dada por la siguiente ecuación:
Los campos eléctricos pueden tener su origen tanto en cargas eléctricas como en campos magnéticos variables. Las primeras descripciones de los fenómenos eléctricos, como la ley de Coulomb, sólo tenían en cuenta las cargas eléctricas, pero las investigaciones de Michael Faraday y los estudios posteriores de James Clerk Maxwell permitieron establecer las leyes completas en las que también se tiene en cuenta la variación del campo magnético.
Esta definición general indica que el campo no es directamente medible, sino que lo que es observable es su efecto sobre alguna carga colocada en su seno. La idea de campo eléctrico fue propuesta por Faraday al demostrar el principio de inducción electromagnética en el año 1832.
La unidad del campo eléctrico en el SI es Newton por Culombio (N/C), Voltio por metro (V/m) o, en unidades básicas, kg·m·s−3·A−1 y la ecuación dimensional es MLT-3I-1.
El campo eléctrico es una perturbación que modifica el espacio que lo rodea, dicho campo puede provenir, por ejemplo, de una carga eléctrica puntual. Se considera un ente físico no visible, pero si medible, y se lo modeliza matemáticamente como el vector campo eléctrico, que se define como la relación entre la Fuerza Coulombiana que experimenta una carga testigo y el valor de la carga testigo (una carga testigo positiva). La definición más intuitiva del campo eléctrico se la puede dar mediante la ley de Coulomb. Esta ley, una vez generalizada, permite expresar el campo entre distribuciones de carga en reposo relativo. Sin embargo, para cargas en movimiento se requiere una definición más formal y completa, se requiere el uso de cuadrivectores y el principio de mínima acción. A continuación se describen ambas.
Definición mediante la ley de Coulomb
Campo eléctrico de una distribución lineal de carga. Una carga puntual P es sometida a una fuerza en direccion radial por una distribucion de carga λ en forma de diferencial de linea (dL), lo que produce un campo eléctrico .
Partiendo de la ley de Coulomb que expresa que la fuerza entre dos cargas en reposo relativo depende del cuadrado de la distancia, matemáticamente es igual a:
Donde:
1.- EO es la permitividad eléctrica del vacío tiene que ver con el sistema internacional
2.- q1 y q2 son las cargas que interactúan
3.- r [r12]es la distancia entre ambas cargas
4.- [r12]es el vector de posición relativa de la carga 2 respecto a la carga 1
5.-r´es el unitario en la dirección
INTENSIDAD DE CAMPO ELECTRICO
Se llama intensidad de campo eléctrico en un punto al valor de la fuerza resultante de origen eléctrico que actúa sobre una carga puntual dividido el valor de la carga (carga exploradora, elemental o testigo) colocada en dicho punto.
Consideraciones:
Por lo tanto el campo eléctrico será una magnitud vectorial cuyas características son:
a) Su dirección será la misma que la del vector fuerza
b) Tendrá el mismo sentido de la fuerza dado que se obtiene de dividir por un escalar positivo
c) Su módulo será igual al cociente entre el módulo de la fuerza resultante y la carga sobre la cual se aplica dicha fuerza. E=F/qo
d) Se ubica a partir del punto en donde se colocó la carga exploradora positiva
e) El valor de la carga exploradora qo deberá ser muy pequeña para que no altere el valor del campo y siempre se considera positiva.
Vectorialmente se puede expresar como lo que nos estaría indicando dado que es un producto de un escalar por un vector que el sentido del campo depende del signo de la carga, si ésta es positiva ambos vectores tendrán el mismo sentido y se es negativa, serán de sentidos contrarios.
Unidad de campo eléctrico
Dado que el campo eléctrico resulta del cociente entre una fuerza y una carga su unidad será la unidad de fuerza sobre la unidad de carga que en el sistema S.I. (Sistema Internacional) es un Newton (N) dividido por un Coulomb (C) o sea N/C
Potencial eléctrico
El potencial eléctrico en un punto es el trabajo que debe realizar un campo electrostático para mover una carga positiva q desde el punto de referencia 1 , dividido por unidad de carga de prueba. Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria q desde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica. Matemáticamente se expresa por:
El potencial eléctrico sólo se puede definir para un campo estático producido por cargas que ocupan una región finita del espacio. Para cargas en movimiento debe recurrirse a los potenciales de Liénard-Wiechert para representar un campo electromagnético que además incorpore el efecto de retardo, ya que las perturbaciones del campo eléctrico no se pueden propagar más rápido que la velocidad de la luz.
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