¿Qué es un campo eléctrico? Definición, Fórmula, Ejemplo

Cuando un globo se frota contra un suéter, el globo se carga. Debido a esta carga, el globo puede adherirse a las paredes, pero cuando se coloca junto a otro globo que también ha sido frotado, el primer globo volará en la dirección opuesta..

Conclusiones clave: campo eléctrico

• Una carga eléctrica es una propiedad de la materia que hace que dos objetos se atraigan o repelen dependiendo de sus cargas (positivas o negativas).
• Un campo eléctrico es una región del espacio alrededor de una partícula u objeto cargado eléctricamente en el que una carga eléctrica sentiría fuerza.
• Un campo eléctrico es una cantidad vectorial y se puede visualizar como flechas que van hacia o lejos de las cargas. Las líneas se definen como apuntando radialmente hacia afuera, lejos de una carga positiva, o radialmente hacia adentro, hacia una carga negativa.

Este fenómeno es el resultado de una propiedad de la materia llamada carga eléctrica. Las cargas eléctricas producen campos eléctricos: regiones del espacio alrededor de partículas u objetos con carga eléctrica en los que otras partículas u objetos con carga eléctrica sentirían fuerza.

Definición de carga eléctrica

Una carga eléctrica, que puede ser positiva o negativa, es una propiedad de la materia que hace que dos objetos se atraigan o repelen. Si los objetos tienen carga opuesta (positivo-negativo), se atraerán; si tienen una carga similar (positiva-positiva o negativa-negativa), repelerán.

La unidad de carga eléctrica es el culombio, que se define como la cantidad de electricidad transportada por una corriente eléctrica de 1 amperio en 1 segundo..

Los átomos, que son las unidades básicas de la materia, están formados por tres tipos de partículas: electrones, neutrones y protones. Los electrones y los protones están cargados eléctricamente y tienen una carga negativa y positiva, respectivamente. Un neutrón no tiene carga eléctrica..

Muchos objetos son eléctricamente neutros y tienen una carga neta total de cero. Si hay un exceso de electrones o protones, produciendo así una carga neta que no es cero, los objetos se consideran cargados.

Una forma de cuantificar la carga eléctrica es usar la constante e = 1.602 * 10^-19 coulombs Un electrón, que es el más pequeño.cantidad de carga eléctrica negativa, tiene una carga de -1.602 * 10^-19 coulombs Un protón, que es la cantidad más pequeña de carga eléctrica positiva, tiene una carga de +1.602 * 10^-19 coulombs Por lo tanto, 10 electrones tendrían una carga de -10 e, y 10 protones tendrían una carga de +10 e.

Ley de Coulomb

Las cargas eléctricas se atraen o se repelen porque ejercen fuerzas entre sí. La ley entre Coulomb describe la fuerza entre dos cargas puntuales eléctricas (cargas idealizadas que se concentran en un punto en el espacio). La ley de Coulomb establece que la fuerza, o magnitud, de la fuerza entre dos cargas puntuales esproporcional a las magnitudes de las cargas y inversamente proporcional a la distancia entre los dos cargos.

Matemáticamente, esto se da como:

F = (k | q₁q₂|) / r²

donde q₁ es la carga de la primera carga puntual, q₂ es la carga de la segunda carga puntual, k = 8.988 * 10^{9 9} Nuevo Méjico²/C² es la constante de Coulomb y r es la distancia entre dos cargas puntuales.

Aunque técnicamente no hay cargas puntuales reales, los electrones, los protones y otras partículas son tan pequeños que pueden ser aproximado por un punto de carga.

Fórmula de campo eléctrico

Una carga eléctrica produce un campo eléctrico, que es una región del espacio alrededor de una partícula u objeto cargado eléctricamente en el que una carga eléctrica sentiría fuerza. El campo eléctrico existe en todos los puntos del espacio y se puede observar al introducir otra carga en el campo eléctrico. Sin embargo, el campo eléctrico puede aproximarse a cero para fines prácticos si las cargas están lo suficientemente lejos una de la otra..

Los campos eléctricos son una cantidad vectorial y se pueden visualizar como flechas que van hacia o lejos de las cargas. Las líneas se definen como apuntando radialmente hacia afuera, lejos de una carga positiva, o radialmente hacia adentro, hacia una carga negativa.

La magnitud del campo eléctrico viene dada por la fórmula E = F / q, donde E es la fuerza del campo eléctrico, F es la fuerza eléctrica y q es la carga de prueba que se usa para "sentir" el campo eléctrico..

Ejemplo: campo eléctrico de cargas de 2 puntos

Para cargos de dos puntos, F está dada por la ley de Coulomb arriba.

• Por lo tanto, F = (k | q₁q₂|) / r², donde q₂ se define como elcarga de pruebaque se usa para "sentir" el campo eléctrico.
• Luego usamos la fórmula del campo eléctrico para obtener E = F / q₂, desde q₂ se ha definido como la carga de prueba.
• Después de sustituir F, E = (k | q₁|) / r².

Fuentes

• Fitzpatrick, Richard. "Campos eléctricos." La universidad de Texas en Austin, 2007.
• Lewandowski, Heather y Chuck Rogers. "Campos eléctricos." Universidad de Colorado en Boulder, 2008.
• Richmond, Michael. "Carga eléctrica y ley de Coulomb". Instituto de Tecnología de Rochester.