El campo eléctrico es el área donde se define la intensidad de una fuerza eléctrica.
El campo eléctrico es la zona del espacio en cuyos puntos se concreta la definición de la intensidad de una fuerza eléctrica. Los campos eléctricos pueden representarse a través de modelos que se encargan de describir cómo interactúan los sistemas y los cuerpos con propiedades vinculadas a la electricidad.
Es importante indicar que, en el ámbito de la física, se llama campo al sector espacial en cuyos puntos se define una magnitud física. Eléctrico, por su parte, es aquello vinculado a la electricidad: la fuerza manifestada a través del rechazo o la atracción entre las partículas cargadas.
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ResumenCaracterísticas del campo eléctrico
El origen de un campo eléctrico se encuentra en la alteración que produce una carga eléctrica en el espacio. Esta carga eléctrica modifica las propiedades físicas del espacio, dando lugar al campo eléctrico. Cuando se introduce en el campo en cuestión otra carga, ésta experimenta una fuerza.
El campo eléctrico también puede definirse como la fuerza eléctrica por una unidad de carga. Estos campos se dirigen de manera radial al interior de una carga negativa y hacia fuera de una carga positiva. La dirección siempre se considera como la misma que ejercería la fuerza sobre una carga positiva. Dicho de otro modo: cuando la carga es negativa, el campo eléctrico es entrante y radial; con una carga positiva, en cambio, el campo es saliente y radial.
Un campo eléctrico, en definitiva, surge cuando hay una carga que modifica las propiedades del espacio. El campo representa la relación existente entre esa carga y una nueva carga eléctrica cuando ambas interactúan y ejercen una fuerza.
Distintos modelos hacen posible la representación de un campo eléctrico.
La ley de Coulomb
Una de las bases teóricas en las cuales podemos apoyarnos para entender el concepto de campo eléctrico es la ley de Coulomb, la cual expresa lo siguiente: la magnitud de cada fuerza eléctrica con la cual interactúa un par de cargas determinadas en reposo tiene una relación directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas, pero inversamente proporcional al cuadrado del segmento que existe entre ellas. Con respecto a su dirección, la traza la línea que las conecta y su fuerza puede ser de atracción (si tienen signo opuesto) o de repulsión (si tienen el mismo signo).
De manera convencional, se ha establecido que la ley de Coulomb es la que permite definir la noción de campo eléctrico de la forma más intuitiva posible, ya que al generalizarla da lugar a la expresión del campo entre cargas distribuidas en reposo relativo. Por otro lado, cuando las cargas involucradas se encuentran en movimiento, se vuelve necesario hacer uso de una definición más extensa y formal, para lo cual entran en acción el principio de mínima acción y los cuadrivectores.
La alteración del espacio provocada por una carga eléctrica genera el campo eléctrico.
Otros principios del campo eléctrico
El principio de mínima acción, también conocido como de Hamilton o de acción estacionaria, pertenece al ámbito de la mecánica relativista y a la mecánica clásica y sirve para describir la evolución que atraviesan un campo físico o una partícula en el tiempo mientras se encuentran en movimiento. También existen formulaciones basadas en este principio en el campo de la mecánica cuántica.
Un cuadrivector, por su parte, consiste en un vector de cuatro dimensiones que hace posible la representación de cualquier evento en el espacio tiempo. Uno de los problemas que dio lugar a su concepción fue la imposibilidad de definir de forma absoluta el tiempo que transcurre entre dos puntos para todos los observadores sin tomar en cuenta su estado de movimiento.
Se conoce como líneas de campo o de fuerza, por otro lado, a aquellas que nos sirven para visualizar con mayor claridad el modo en el que varía la dirección de un campo eléctrico cuando se mueve entre dos puntos en el espacio.
Su descripción
A nivel matemático, la descripción de un campo eléctrico se lleva a cabo a través de la ecuación de su rotacional y de su divergencia.
En el caso del rotacional, se describe mediante la ley de Faraday. Este precepto indica que, en un circuito cerrado, la fuerza electromotriz (también llamada voltaje inducido) es proporcional de un modo directo a la velocidad con la cual varía el flujo magnético cuyo recorrido atraviesa una superficie que tiene como límite al circuito.
En cuanto a la divergencia, la ecuación correspondiente es la llamada ley de Gauss. Dicho principio señala que el flujo de determinados campos eléctricos en una superficie cerrada resulta proporcional a la magnitud que tienen las fuentes de campo eléctrico en cuestión que se encuentran ubicadas en la misma superficie.
Ejemplos de campo eléctrico
Un ejemplo de campo eléctrico es aquel que se forma cuando un velador o lámpara veladora se encuentra conectado a la red eléctrica. Es decir: si el cable del dispositivo está enchufado (las clavijas de su enchufe ingresan en el tomacorrientes), existe un campo eléctrico ya que hay cargas eléctricas.
En el momento en que se concreta el encendido del velador, se produce un movimiento de electrones a través del cable. Dicha corriente eléctrica hace que, además del campo eléctrico, también aparezca un campo magnético.
Otro ejemplo de campo eléctrico lo encontramos en el Sol. Se produce con la interacción de los electrones y los protones a partir del desprendimiento de los átomos de hidrógeno, un fenómeno provocado por las altísimas temperaturas en el núcleo solar.
Mientras que el electrón (partícula con carga negativa) se aleja, el protón (carga positiva) buscan atraerlo. Esto lleva a la producción del campo eléctrico en cuestión.
