Campo ElctricoEl campo elctrico es aquella regin del espacio en la que cualquier carga situada en un punto de dicha regin experimenta una accin o fuerza elctrica.El campo elctrico tiene su origen en cargas elctricas (cargas puntuales, distribuciones continuas de carga o todas ellas al mismo tiempo). Las cargas que dan lugar a un campo elctrico dado suelen recibir el nombre de cargas fuente.El concepto de campo fue introducido, por primera vez por Faraday para describir las interacciones elctricas.En la actualidad, desempea un papel fundamental en la Fsica: todas las interacciones conocidas se describen en trminos del concepto de campo.

Vector Intensidad de Campo ElctricoPara que el concepto de campo sea til es necesario encontrar una cantidad fsica que permita caracterizar adecuadamente en cada punto del espacio el campo creado por una distribucin de cargas dada.Esta cantidad es una magnitud vectorial, que se designa mediante la letra E, y que recibe el nombre de vector intensidad de campo elctrico, vector campo elctrico, o simplemente campo elctrico.Definimos el vector campo elctrico E en un punto como la fuerza que se ejerce sobre una carga prueba positiva q0 colocada en dicho punto dividida por el valor de la carga prueba q0 o, dicho de otro modo, la fuerza que se ejerce en dicho punto sobre la unidad de carga positiva:

donde F es la fuerza que se ejerce en dicho punto sobre la carga prueba q0.Por tanto, para determinar E en un punto se sita una carga prueba q0 en dicho punto y se mide la Fuerza F que se ejerce sobre ella; el valor de E se obtendr por la formula anterior.

La unidad de E en el sistema internacional es Newton/Culombio (N/C)

El valor de E depende solo del punto en que se mide y de la distribucin de cargas que crea el campo, pero no de la carga prueba q0 usada para determinar E. Se trata por tanto de una cantidad caracterstica de la distribucin de cargas que crea el campo y del punto considerado.

Una vez conocido el campo E en un punto, se puede determinar inmediatamente la fuerza que se ejercer sobre una carga cualquiera q0 en dicho punto.

Dado que el campo elctrico lo describimos en cada punto mediante una magnitud vectorial (E) decimos que el campo elctrico es un campo vectorial. Adems, como la magnitud E es una fuerza (fuerza por unidad de carga) decimos que el campo elctrico es un campo de fuerzas.

Campo Elctrico debido a distintas Distribuciones de Carga

Carga puntualSupongamos que el campo elctrico es debido a una carga puntual q. El campo E debido a q en un punto situado a una distancia r de la misma ser:

Si q > 0, el vector E se aleja de la carga; si q < 0, E se dirige hacia la carga. La magnitud de E solo depende de la distancia r de la carga al punto. Es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia del punto

El hecho de que el campo E debido a una carga puntual tenga direccin radial y slo dependa de la distancia del punto a la carga se suele expresar diciendo que el campo E debido a una carga puntual tiene simetra esfrica.

Sistemas de cargas puntuales. Principio de SuperposicinSupongamos ahora que tenemos un sistema de N cargas puntuales distribuidas en posiciones _fijas del espacio. A cada una de estas cargas se le designa por qi, donde i = 1,.., N.Queremos determinar el campo E en un punto debido a este sistema de cargas puntuales.Usando nuevamente la definicin de campo elctrico y la expresin obtenida en el tema anterior para la fuerza ejercida por un sistema de cargas puntuales sobre una carga puntual, se obtiene:

Principio de Superposicin: el campo elctrico E en un punto debido a un sistema de cargas puntuales es igual a la suma de los campos debidos a cada una de las cargas qi del sistema. Adems, el campo creado en dicho punto por cada carga qi es el mismo que si las dems cargas del sistema no existieran:

Lneas de Campo ElctricoFaraday introdujo el concepto de lneas de campo elctrico o lneas de fuerza como ayuda para visualizar la estructura del campo elctrico asociado a una distribucin de cargas. Una lnea de campo elctrico o lnea de fuerza se define como una lnea imaginaria dibujada de tal manera que su direccin y sentido en cualquier punto es la direccin y sentido del campo elctrico en dicho punto. Por tanto, las lneas de campo elctrico son tangentes en cada punto al campo elctrico en dicho punto.

Propiedades: Las lneas de campo dan informacin no slo sobre la direccin y sentido del campo elctrico, sino tambin acerca de su magnitud. Las propiedades fundamentales de las lneas de campo, que adems pueden considerarse como las reglas bsicas para trazar las lneas de campo asociadas a un cierto sistema de cargas, se pueden resumir del siguiente modo:Las lneas de campo elctrico comienzan en las cargas positivas (o en el infinito), y terminan en las cargas negativas (o en el infinito). Es por ello que decimos que las cargas positivas constituyen las fuentes de las lneas de campo, y las cargas negativas los sumideros de las lneas de campo elctrico.

La magnitud del campo elctrico en un punto es proporcional a la densidad de lneas de campo en dicho punto. Por densidad de lneas de campo en un punto se entiende el nmero de lneas de campo que pasan por unidad de rea a travs de una superficie perpendicular a las lneas de campo en dicho punto. De este modo, la magnitud de E ser grande aquellas regiones en que las lneas de campo estn muy prximas entre s, y pequea en donde las lneas de campo estn separadas.

Dos lneas de campo no pueden cortarse en un punto. Fijarse en que si dos lneas de campo se cortaran en un punto, eso significara que tendramos en dicho punto dos vectores campo distintos, lo cual es imposible (solamente las lneas de campo pueden juntarse en una carga positiva, donde nacen, o en una carga negativa, donde terminan).

Las lneas de campo se dibujan simtricamente saliendo o entrando de la carga.

El nmero de lneas que abandonan una carga positiva o entran en una carga negativa es proporcional a la carga.

A grandes distancias de una distribucin finita de cargas, las lneas de campo estn igualmente espaciadas y son radiales como si procediesen de una sola carga puntual igual a la carga total de la distribucin.

En la figura se muestran a modo de ejemplo las lneas de campo correspondientes a configuraciones sencillas de carga: una carga puntual positiva, una carga puntual negativa, dos cargas iguales pero de signo opuesto separadas una cierta distancia (es decir, un dipolo), dos cargas iguales positivas separadas una pequea distancia, y un sistema formado por una carga positiva de valor 2q y una carga negativa q separadas una pequea distancia.