Electricidad: Campo Eléctrico y sus sorprendentes efectos.

Dentro de nuestro aprendizaje sobre nociones básicas de electricidad que nos llevará a poder comprender el funcionamientos de generadores y motores eléctricos. Ahora una vez entendida la Ley de Coulomb y la fuerza que puede generar una carga sobre otra. Vamos a introducir el concepto de campo eléctrico.

Imaginemos una fuerza eléctrica generada por un cuerpo A con una carga q sobre un cuerpo B con una carga q’. Si eliminamos el cuerpo B, ya sólo nos queda el cuerpo A y la influencia de su carga en el espacio. Esta influencia de la carga del cuerpo A en el espacio se denomina campo eléctrico.

Por tanto el campo eléctrico se define como el cociente de dividir la fuerza eléctrica entre la carga q’. De acuerdo a la ley de Coulomb para dos cargas:

Campo Eléctrico

Dónde la dirección del campo eléctrico (E) es la de la fuerza (F).

Si varias cargas q1, q2, q3,…. Están situadas a una distancia r1, r2, r3,…. De un punto P, el campo resultante en dicho punto sería la suma vectorial de todos los campos eléctricos.

Campo electrico cargas multiples

Todas estas cargas generarán un campo eléctrico en un punto P del espacio determinado que se puede expresar mediante líneas de campo eléctrico. Una línea de campo, es una línea imaginaria trazada de tal forma que la dirección tangente en cada punto de la línea de campo es igual a la dirección del campo eléctrico en ese punto.

Hasta ahora hemos estudiado el campo eléctrico generado por cargas puntuales, para estudiar el campo eléctrico generado por esferas, placas o cilindros cargados sería necesaria la aplicación de la Ley de Gauss. Tras aplicarla los campos eléctricos resultantes de las formas de carga más comunes serían:

Campo eléctrico resultante de una esfera maciza conductora de radio R:

  • Dentro de la esfera el campo eléctrico sería cero (E=0).
  • Fuera de la esfera, el campo eléctrico generado sería el equivalente a toda la carga concentrada en el centro de la esfera.

Campo electrico esfera

Campo eléctrico resultante de un cilindro de gran longitud y carga λ por unidad de longitud.

  • Dentro del cilindro el campo eléctrico sería cero (E=0).
  • Fuera del cilindro, el campo eléctrico generado tendría una dirección perpendicular al cilindro si estamos muy alejados de los extremos y su magnitud sería:

Campo Electrico Cilindro

El campo eléctrico resultante de dos placas conductoras con cargas opuestas y carga σ por unidad de área, para cualquier punto entre las placas y alejado de los extremos, sería de dirección perpendicular a las placas y magnitud:

campo electrico placas

Una forma visual de ver estos campos eléctricos sería gracias a este vídeo, dónde gracias a unos cristales de potasio (ion negativo) , que son atraídos por un electrodo positivo, se colocan en el espacio “dibujando” las líneas del campo eléctrico:

Gracias estos campos eléctricos podemos tener efectos sorprendentes como se puede ver en este vídeo casero.

¿Se te ocurren más experimentos que realizar?

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