3. Campo eléctrico
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| Imagen de elaboración propia |
Cuando acercas tu brazo a la pantalla de un televisor encendido, observas que el vello es atraído por la pantalla, y más cuanto más cerca estés. Lo mismo sucede con una hoja de papel. Si el aparato está apagado no sucede nada. El espacio cercano a la pantalla es distinto si está encendida o si está apagada. Decimos que cuando está encendida el espacio contiene un campo eléctrico.
Para los físicos, un campo es una región o zona donde es posible medir cierta magnitud, y que el valor medido dependa exclusivamente del punto considerado. Si la propiedad medida es un número como la temperatura o la presión, se dice que en dicha región del espacio hay un campo escalar. Si, por el contrario, la propiedad en cuestión es vectorial, como fuerza o velocidad, se habla de campo vectorial. Así, una partícula con masa crea a su alrededor una perturbación de modo que cualquier otra masa que esté en su entorno sentirá una fuerza de atracción (este es el campo gravitatorio, g).
Pues bien, has visto que las cargas interaccionan aunque los cuerpos no estén en contacto. Las fuerzas que se ejercen son fuerzas a distancia. Esta interacción a distancia se explica con el concepto de campo eléctrico.
La ley de Coulomb nos permite calcular las fuerzas entre dos cargas eléctricas q y q´. La carga q modifica el espacio que la rodea de modo que la carga q´ experimenta una fuerza dada por la ley de Coulomb. La carga q crea un campo eléctrico.
Importante
Cada punto del espacio que rodea a una carga q tiene una nueva propiedad, que describimos mediante una magnitud vectorial 
, que se define como la fuerza que actuaría sobre la unidad de carga positiva situada en el punto. El vector se denomina intensidad del campo eléctrico y se mide en N/C.
\[\overrightarrow{F}={q}'\cdot \overrightarrow{E}\]
Caso práctico
Sobre una carga de 6 μC situada en un punto de un campo eléctrico actúa una fuerza de 42 N. ¿Cuál es el valor de la intensidad del campo eléctrico en ese punto?
Importante
Sabemos que y además
por tanto la expresión del campo eléctrico es
\[E=K\cdot \frac{q}{r^2}\]
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| Imagen de Chanchocan en Wikimedia. CC |
Para representar un campo eléctrico se utilizan las líneas de campo, líneas tangentes al vector campo eléctrico 
en cada punto y orientadas en el sentido del vector . El campo es más intenso donde las líneas están más juntas y más débil donde están más separadas. Si el campo eléctrico es uniforme 
las líneas son rectas paralelas.
Si te fijas en la figura, verás que las cargas eléctricas son las fuentes del campo eléctrico (las líneas de campo salen de las cargas positivas y llegan a las negativas).
En el siguiente simulador puedes visualizar el campo eléctrico creado por una carga puntual, puedes decidir si positiva o negativa.
| Simulación disponible en https://phet.colorado.edu/ bajo licencia CC |
Ejercicio Resuelto
Dibuja las líneas de campo del creado por un conjunto de dos cargas, una positiva q y otra negativa -q, situadas a una distancia una de otra.
Curiosidad
Jaula de Faraday
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| Imagen de Devin Ford en Flickr. CC |
Sabes que en un conductor metálico existen electrones que pueden moverse libremente, pero el conductor en su conjunto es neutro. Si añades más electrones (cargas) al metal, éstos se repelen entre si y se distribuyen sobre la superficie del conductor de modo que el campo eléctrico en el interior sea cero.
Este es el fundamento de la Jaula de Faraday, que es una jaula o caja aislada hecha de metal que se utiliza para mantener a salvo de la acción de campos eléctricos externos aquello que se quiere proteger. Por ejemplo, ciertos componentes electrónicos o los cables coaxiales de las antenas de TV. Un coche aislado del suelo por los neumáticos es un buen resguardo de los rayos por el mismo motivo.