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¿Qué es un campo eléctrico?

Un campo eléctrico puede considerarse como la esfera de influencia de un objeto cargado eléctricamente. Todo lo que tiene una carga eléctrica afectará, y verse afectadas por, otros cuerpos cargados. Si dos objetos cargados se colocan suficientemente cerca uno del otro, cada uno experimentará una fuerza medible que actúa sobre ella. El campo es teóricamente infinito en extensión, pero su magnitud disminuye con la distancia de la fuente de acuerdo con la ley del cuadrado inverso. Esto significa que si la distancia se duplica, la fuerza del campo se divide por cuatro, y en tres veces la distancia, la fuerza se divide por nueve, y así sucesivamente; por lo tanto el campo se convierte en insignificante a grandes distancias.

Dado que una carga eléctrica puede ser positivo o negativo, el campo eléctrico es un campo de vector, lo que significa que tiene una dirección, así como una magnitud. Dos objetos cargados eléctricamente experimentarán una fuerza repulsiva si tienen el mismo tipo de carga y una fuerza atractiva si tienen diferentes tipos de carga. La fuerza experimentada por un objeto cargado en un campo eléctrico puede ser calculado como F = Eq, donde F es la fuerza en Newtons, E es el campo eléctrico en voltios por metro (V / m) y Q es la carga en culombios. Esta ecuación puede reordenarse para dar la fuerza del campo, E, en voltios por metro: E = F / q. Estos ejemplos se aplican a los pequeños, puntuales, objetos; para más compleja, o múltiples, cuerpos cargados, los cálculos son más complicados.

La dirección de un campo eléctrico se define como la dirección en la que la fuerza eléctrica sería sentido por un objeto con una carga positiva colocada en el campo. Así, el campo podría apuntar hacia afuera de una carga positiva y hacia una carga negativa, ya que las cargas iguales se repelen y cargas diferentes se atraen. En el caso de dos cuerpos con el mismo tipo de carga, cada uno de ellos experimentará una fuerza - calculable por la ecuación F = Eq - dirigida lejos del otro objeto. Por el contrario, para los dos cuerpos de carga opuesta, cada uno experimentaría una fuerza dirigida hacia el otro objeto.

Una línea de campo eléctrico se puede dibujar con una flecha apuntando hacia afuera de una carga positiva y apuntando hacia una carga negativa. Por lo tanto, un objeto cargado positivamente se representa con líneas de campo apuntando lejos de él en todas las direcciones, y un objeto cargado negativamente con líneas de campo que convergen sobre ella. Esto, sin embargo, es sólo una convención y no indica que hay algo que apunta física en una dirección particular.

El concepto de un campo eléctrico como se describe anteriormente es parte de la física "clásica". La descripción clásica funciona bien para aplicaciones de uso diario, pero no explica lo que realmente está sucediendo cuando objetos cargados se atraen o se repelen entre sí. Una rama de la teoría cuántica conocida como electrodinámica cuántica (QED), intenta hacer esto en términos del intercambio de fotones, los portadores de la fuerza electromagnética.

  • Electrones cargados negativamente se electrostáticamente obligados a carga positiva núcleos atómicos.