1. Flujo
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¿Qué te sugiere la palabra "flujo"?
Es probable que al pensar en "flujo" se te vengan a la mente ideas como "fluido", "fluir", "pasar a través de algo"... y cosas por el estilo. A veces escuchamos o leemos expresiones como "el flujo de capitales", "los flujos de población", "el flujo del agua", o similares. Con expresiones de este tipo nos estamos refiriendo a que los capitales (el dinero) o la población (las personas) o el agua... se están moviendo de un lado a otro, por ejemplo, a través de una frontera entre dos países o por un río o tubería si hablamos del agua ¿verdad? Si ese flujo es grande, quiere decir que se está moviendo mucho dinero o mucha población o mucha agua.
Pues... el flujo de campo eléctrico es algo similar. Es una manera de cuantificar, de medir, cuánto campo eléctrico pasa a través de una superficie. Vamos a empezar por presentarte la definición de flujo de campo eléctrico a través de una superficie. Parece un concepto difícil, pero no te preocupes por que en realidad no lo es. Seguro que a medida que vayas avanzando en el apartado lo entenderás perfectamente.
Importante
El flujo de campo eléctrico a través de una superficie...
nos da una idea del número de líneas de campo que atraviesan dicha superficie perpendicularmente
 Ilustración en INTEF de Javier López bajo CC |
¿De qué dependerá el valor del flujo eléctrico a través de una superficie? La imagen de la izquierda te puede ir dando ideas...
Si lo que el flujo pretende medir es el número de líneas de campo que atraviesan una superficie, lo lógico es pensar que debe ser mayor cuanto mayor sea la superficie y cuantas más líneas de campo haya ¿no crees?
El primer factor, el área de la superficie, es evidente. Observa como por la superficie S3 pasan más líneas de campo que por la superficie S1... simplemente por que la superficie es mayor, tiene más área.
El segundo factor depende de la intensidad del campo. Recuerda que las líneas de campo se dibujan de modo que su densidad sea proporcional a la intensidad del campo. Esto significa que cuanto más juntas estén las líneas de campo, mayor será la intensidad de éste. Por esto, aunque las superficies S1 y S2 son iguales (tienen la misma área), el flujo a través de S2 es mayor que a través de S1.
De manera que, en una primera aproximación, el flujo eléctrico a través de una superficie (
) debe ser proporcional tanto a la intensidad de campo en dicha superficie (E) como al área de la misma (S). Matemáticamente lo expresaríamos como:
Por cierto, las unidades del flujo eléctrico deberán ser, en el S.I., N·m2·C-1. Pero también es muy frecuente expresarlo en V·m, voltios multiplicado por metro (El voltio es la unidad de potencial eléctrico, un concepto que estudiarás en el próximo tema)
Pero... ¿Así de fácil? ¿No dependerá de algo más?...
Reflexión
Para investigarlo vas a analizar las siguientes imágenes. En ellas puedes ver un campo eléctrico uniforme, representado por sus líneas de campo, así como una superficie (rectangular) que está situada en dicho campo y que está orientada de diferente forma en cada imagen.
Se trata de que pienses cuántas lineas de campo atraviesan perpendicularmente la superficie en cada caso...
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| Ilustraciones en INTEF, de Javier López, con licencia CC | |
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| Ilustraciones en INTEF, de Javier López, con licencia CC | |
Puedes practicar un poco con la siguiente animación. Debes tener instalado el CDF Player, un reproductor gratuito, que puedes descargar desde el enlace.
Puedes ir modificando los valores tanto de la intensidad de campo como del área de la superficie y del ángulo que forman campo y superficie, e ir viendo cómo varía el flujo eléctrico. También puedes rotar la imagen y controlar la rotación, haciendo clic en cualquier punto de la misma y manteniendo el botón del ratón pulsado.
¿Para qué ángulo, en radianes, el flujo resulta ser máximo? ¿Y cero? ¿Y mínimo?
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