Campo eléctrico

El campo eléctrico es un sector espacial creado por la repulsión y atracción de cargas eléctricas. En otras palabras, es la fuerza que una partícula cargada sentiría al estar posicionada cerca de otro elemento cargado. Estas cargas pueden ser positivas o negativas. Si dos elementos poseen la misma carga eléctrica, estos se repelerán. En cambio, si poseen cargas diferentes, se atraerán.

Este campo se caracteriza por tener origen en las cargas eléctricas, ser invisible y por ser tridimensional. Además, está presente en diversos ámbitos, tanto laborales como domésticos. En vista de ello, es importante resaltar toda la información relevante referente a los campos eléctricos. Desde su definición, historia, tipos, leyes y fórmulas y en qué áreas son aplicadas.

Definición

Un campo eléctrico corresponde a la interacción existente entre los cuerpos con carga eléctrica y la reacción dependerá de su flujo eléctrico, la cual se medirá en Voltio por metro (V/m). En este punto, es necesario resaltar que, a pesar de que exista una gran relación con la fuerza eléctrica, el campo eléctrico se trata de una magnitud vectorial.

El concepto físico se resumiría en un campo vectorial cuya carga eléctrica determinada (q) soporta los efectos de una fuerza eléctrica (F). Por lo tanto, se conocerá como campo eléctrico a aquella región que sea modificado por una carga eléctrica. Si es positiva, las líneas se extenderán hacia afuera. Si es negativa, se mantendrán en la carga.

Descubrimiento

Michel Faraday fue el primer hombre quien propuso el concepto de campo eléctrico, puesto que resultaba necesario e importante explicar la acción de fuerzas eléctricas a distancia. Asimismo, era indispensable para demostrar el principio de inducción magnética entre los años 1831 y 1832. A través de esta teoría, se comprobó la relación entre la electricidad y el magnetismo.

Con el pasar del tiempo, el desarrollo del campo eléctrico tuvo aporte adicional proveniente del científico James Maxwell. Con su teoría dinámica del campo electromagnético (1865), se pudo establecer las leyes definitivas en la que se indican que el campo no es directamente medible, sino que su efecto es observado durante el estudio de cargas.

Tipos

Existen diversos campos eléctricos que se fusionan con el campo magnético para generar nuevas cargas que permiten la elaboración de diferentes productos. Por lo tanto, en este listado se explicarán algunos de los campos más relevantes:

• Campo eléctrico uniforme: Se reconoce puesto que la dirección del campo, la intensidad y su magnitud poseen los mismos valores en todos los puntos.
• Campo eléctrico no uniforme: Es todo lo contrario al campo eléctrico uniforme. Tiene diferentes valores de magnitud, intensidad y dirección cada punto del campo.
• Campos electrostáticos: Son campos que poseen una frecuencia de 0 Hz (no varían con el tiempo). Se generan por tener cargas eléctricas fijas sin que exista una corriente.
• Campos magnéticos estáticos: Son originados por corrientes eléctricas, imanes permanentes o por electricidad que circula con corriente continua.

Dirección

La dirección del campo es conocida como la dirección de la fuerza que ejercería sobre una carga positiva o negativa de prueba. El campo eléctrico se direcciona radialmente hacia fuera cuando una carga es positiva. Ahora, si la carga es negativa, se direccionará radialmente hacia el interior de la carga puntual.

Unidades, leyes y fórmulas

Los campos eléctricos no son directamente medibles, pero es posible medir y observar el efecto causado sobre una carga ubicada. En vista de ello, la intensidad medirá la fuerza que actúa sobre la carga y para ello, es necesario usar la medida Newton/Coulomb (N/C). Una vez que se ha mencionado la unidad del campo eléctrico, se procederá a detallar algunas fórmulas y leyes:

Fórmula del campo eléctrico

Para calcular la fuerza que el campo eléctrico (E) ejerce sobre una carga, solamente debes utilizar la siguiente ecuación.

“F” es la fuerza eléctrica que actúa sobre la carga eléctrica (q) agregada en el campo con una intensidad (E). Tanto F como E son magnitudes vectoriales, con dirección y sentido. Desde aquí, se puede avanzar hacia la Ley de Coulomb, obteniendo la fórmula que se ha explicado anteriormente.

Intensidad del campo eléctrico

Es una magnitud vectorial representada por la fuerza eléctrica (F) actuando sobre una carga específica en una cantidad de Newton/Coulomb (N/C). Para calcularla, solo debes usar esta ecuación: F = (q) (E).

Ten presente que si la carga eléctrica (q) es mayor a cero, la fuerza eléctrica tendrá el mismo signo que el campo y su movimiento tendrá el mismo sentido. Ahora, si la carga eléctrica es menor a cero, sucederá todo lo contrario.

Ley de Gauss

Si conoces la distribución de cargas con simetría cilíndrica o esférica, podrás aplicar la Ley de Gauss. Esta ley relaciona el campo eléctrico con sus fuentes y las cargas, además que permite calcular fácilmente el módulo del campo eléctrico. Para aplicar su fórmula, solo debes sustituir los valores que verás en la siguiente ecuación.

Ley de Faraday

La Ley de Faraday indica que los cambios temporales en el campo magnético inducen un campo eléctrico. Su teoría relaciona la razón de cambio de flujo magnético que pasa a través de una espira (o lazo) con la magnitud de la fuerza electromotriz inducida en la espira. Para aplicarlo, solo se debe sustituir los valores e la ecuación que se presenta en la siguiente imagen.

Aplicaciones

Los campos eléctricos están presentes en muchos artefactos que necesitan electricidad. Por ello, son diversos los ámbitos en los que se puede aplicar. Algunos de ellos son:

• Electrodomésticos (microondas, licuadoras, lavadoras, aspiradoras, freidoras, planchas, entre otros).
• Tecnología (celulares, computadoras, Tablets, televisores, reproductores de música, etc.).
• Iluminación y alumbrados.
• Robótica.
• Aire acondicionado.
• Producción de calor.
• Soldadura eléctrica.

Como has podido observar, el campo eléctrico es de suma importancia para comprender el comportamiento de dos cargas eléctricas diferentes o iguales. De igual forma, este conocimiento es aplicable para crear campos magnéticos y la elaboración de diferentes artefactos que promueven el desarrollo del hombre en la sociedad.