7/18/2019 Campo Electrico

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El campo eléctrico es un campo físico que es representado mediante un modelo que describe la

interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica. Se describe como un

campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor sufre los efectos de una fuerza 

eléctrica dada por la siguiente ecuación:

En los modelos relativistas actuales, el campo eléctrico se incorpora, junto con el campo magnético,

en campo tensorial cuadridimensional, denominado campo electromagnético  F !.

"os campos eléctricos pueden tener su origen tanto en cargas eléctricas como en campos

magnéticos variables. "as primeras descripciones de los fenómenos eléctricos, como la ley de

#oulomb, sólo tenían en cuenta las cargas eléctricas, pero las investigaciones de $ic%ael &araday y

los estudios posteriores de 'ames #ler( $a)*ell permitieron establecer las leyes completas en lasque también se tiene en cuenta la variación del campo magnético.

Esta definición general indica que el campo no es directamente medible, sino que lo que es

observable es su efecto sobre alguna carga colocada en su seno. "a idea de campo eléctrico fue

 propuesta por &araday al demostrar el principio de inducción electromagnética en el a+o -/."a unidad del campo eléctrico en el S0 es 1e*ton por #ulombio 213#4, 5oltio por metro 253m4 o,

en unidades b6sicas, (g7m7s8798 y la ecuación dimensional es $";0;.

Líneas de campo

El concepto de líneas de campo 2o líneas de fuerza4 fue introducido por $ic%ael &araday 2<=;-><4. Son líneas imaginarias que ayudan a visualizar cómo va variando la dirección del campo

eléctrico al pasar de un punto a otro del espacio. 0ndican las trayectorias que seguiría la unidad de

carga positiva si se la abandona libremente, por lo que las líneas de campo salen de las cargas

 positivas y llegan a las cargas negativas:

"as líneas de campo creadas por una carga positiva est6n dirigidas %acia afuera? coincide con el

sentido que tendría la fuerza electrost6tica sobre otra carga positiva.

9dem6s, el campo eléctrico ser6 un vector tangente a la línea en cualquier punto considerado.

"íneas de campo causadas por una carga positiva y una negativa.

"as propiedades de las líneas de campo se pueden resumir en:

o El vector campo eléctrico es tangente a las líneas de campo en cada punto.

o "as líneas de campo eléctrico son abiertas? salen siempre de las cargas positivas o del

infinito y terminan en el infinito o en las cargas negativas.

o El n@mero de líneas que salen de una carga positiva o entran en una carga negativa es

 proporcional a dic%a carga.

o "a densidad de líneas de campo en un punto es proporcional al valor del campo eléctrico en

dic%o punto.

o "as líneas de campo no pueden cortarse. Ae lo contrario en el punto de corte e)istirían dos

vectores campo eléctrico distintos.

o 9 grandes distancias de un sistema de cargas, las líneas est6n igualmente espaciadas y son

radiales, comport6ndose el sistema como una carga puntual.

Principio de conservación de la carga

En concordancia con los resultados e)perimentales, el principio de conservación de la carga 

establece que no %ay destrucción ni creación neta de carga eléctrica, y afirma que en todo procesoelectromagnético la carga total de un sistema aislado se conserva.

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En un proceso de electrización, el n@mero total de protones y electrones no se altera, sólo e)iste una

separación de las cargas eléctricas. Bor tanto, no %ay destrucción ni creación de carga eléctrica, es

decir, la carga total se conserva. Bueden aparecer cargas eléctricas donde antes no %abía, pero

siempre lo %ar6n de modo que la carga total del sistema permanezca constante. 9dem6s esta

conservación es local, ocurre en cualquier región del espacio por peque+a que sea.C

9l igual que las otras leyes de conservación, la conservación de la carga eléctrica est6 asociada a

una simetría del lagrangiano, llamada en física cu6ntica invariancia gauge. 9sí por el teorema de 1oet%er  a cada simetría del lagrangiano asociada a un grupo uniparamétrico de transformaciones

que dejan el lagrangiano invariante le corresponde una magnitud conservada.< "a conservación de la

carga implica, al igual que la conservación de la masa, que en cada punto del espacio se satisface

una ecuación de continuidad que relaciona la derivada de la densidad de carga eléctrica con la

divergencia del vector  densidad de corriente eléctrica, dic%a ecuación e)presa que el cambio neto

en la densidad de carga dentro de un volumen prefijado es igual a la integral de la densidad de

corriente eléctrica sobre la superficie que encierra el volumen, que a su vez es igual a la

intensidad de corriente eléctrica :

Esta propiedad se conoce como cuantización de la carga y el valor fundamental corresponde al

valor de carga eléctrica que posee el electrón y al cual se lo representa como e. #ualquier carga q 

que e)ista físicamente, puede escribirse como siendo N  un n@mero entero, positivo onegativo.

Bor convención se representa a la carga del electrón como -e, para el protón +e y para el neutrón, 0.

"a física de partículas postula que la carga de los quar(s, partículas que componen a protones y

neutrones toman valores fraccionarios de esta carga elemental. Sin embargo, nunca se %an

observado quar(s libres y el valor de su carga en conjunto, en el caso del protón suma De y en el

neutrón suma .-

9unque no tenemos una e)plicación suficientemente completa de porqué la carga es una magnitud

cuantizada, que sólo puede aparecer en m@ltiplos de la carga elemental, se %an propuestos diversas

ideas:

• Baul Airac mostró que si e)iste un monopolo magnético la carga eléctrica debe estar

cuantizada.

• En el conte)to de la teoría de Faluza;Flein, Gs(ar Flein encontró que si se interpretaba el

campo electromagnético como un efecto secundario de la curvatura de un espacio tiempo

de topología , entonces la compacidad de comportaría que el momento lineal

seg@n la quinta dimensión estaría cuantizado y de a%í se seguía la cuantización de la carga.

"a e)istencia de cargas fraccionarias en el modelo de quar(s, complica el panorama, ya que el

modelo est6ndar no aclara porqué las cargas fraccionarias no pueden ser libres. H sólo pueden ser

libres cargas que son m@ltiplos enteros de la carga elemental.

Cuantización de la carga: cuantizacion de la carga: en un proceso de electrización se transfieren

cantidades enteras de carga eléctrica , m@ltiplos de la carga elemental , carga eléctrica."a e)periencia %a demostrado que la carga eléctrica no es continua, o sea, no es posible que tome

valores arbitrarios, sino que lo valores que puede adquirir son m@ltiplos enteros de una cierta carga

eléctrica mínima. Esta propiedad se conoce como cuantización de la carga y el valor fundamental

corresponde al valor de carga eléctrica que posee el electrón y al cual se lo representa como e.

#ualquier carga q que e)ista físicamente, puede escribirse como N x e siendo N  un n@mero entero,

 positivo o negativo.5ale la pena destacar que para el electrón la carga es -e, para el protón vale +e y para el neutrón, 0.

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Se cree que la carga de los quar(s, partículas que componen los n@cleos atómicos, toma valores

fraccionarios de esta cantidad fundamental. Sin embargo, nunca se %an observado quar(s libres.

Diferencias entre los conductores

#onductores: Bara los conductores la banda de conducción y la de valencia se traslapan, en

este caso, el traslape favorece ya que así los electrones se mueven por toda la banda deconducción.

9islantes: En este caso las bandas de valencia y conducción se encuentran muy bien

separadas lo cual casi impide que los electrones se muevan con mayor libertad y facilidad.

Semiconductores: En el caso de los semiconductores estas dos bandas se encuentran

separadas por una brec%a muy estrec%a y esta peque+a separación %ace que searelativamente f6cil moverse, no con una gran libertad pero no les %ace imposible el

movimiento.

"ibres 2y los %uecos 2electrones ligados4. #onductores: #onducen los electrones libres.