Se puede afirmar que la sola presencia de una masa altera el
espacio que la rodea, y de ese modo produce una fuerza gravitacional sobre otra
masa cercana. Esta alteración en el espacio se describe mediante la
introducción del concepto de un campo gravitacional que rodea a todas las
masas. Se puede decir que ese tipo de campo existe en cualquier región del espacio
donde una masa de prueba experimentará una fuerza gravitacional. La intensidad del
campo en cualquier punto sería proporcional a la fuerza que experimenta una
masa dada en ese punto. Por ejemplo, en cada punto en la proximidad de la
Tierra, el campo gravitacional podría representarse cuantitativamente con:
g= F/m
Donde g = aceleración debida a la fuerza de gravedad
F = fuerza gravitacional
m = masa de prueba
Es posible aplicar, asimismo, el concepto de campo a los objetos
cargados eléctricamente. El espacio que rodea a un objeto cargado se altera en
presencia de la carga. Podemos postular la existencia de un campo eléctrico en
este espacio.
Se dice que existe un campo eléctrico en una región de
espacio en la que una carga eléctrica experimenta una fuerza eléctrica.
Esta definición proporciona una prueba de la existencia de
un campo eléctrico. Basta colocar una carga en ese punto. Si se observa una
fuerza eléctrica, existe un campo eléctrico en ese punto.
Del mismo modo que la fuerza por unidad de masa constituye
una definición cuantitativa de un campo gravitacional, la intensidad de un
campo eléctrico puede representarse mediante el concepto de fuerza por unidad
de carga. La intensidad del campo eléctrico E en un punto se suele definir en
términos de la fuerza F que experimenta una carga positiva pequeña +q cuando
está colocada precisamente en ese punto. La magnitud de la intensidad del campo
eléctrico está dada por:
E=F/q
En el sistema métrico, una unidad de es el newton por
coulomb (N/C). La utilidad de esta definición radica en que si se conoce el
campo en un punto dado, podemos predecir la fuerza que actuará sobre cualquier
carga situada en ese punto, puesto que la intensidad del campo eléctrico se
define en términos de una carga positiva, su dirección en un punto cualquiera
es la misma que correspondería a la fuerza electrostática sobre una carga
positiva en ese mismo punto.
La dirección de la intensidad del campo eléctrico E en un
punto en el espacio es la misma que la dirección en la que una carga positiva
se movería si se colocara en ese punto.
Sobre esta base, el campo eléctrico en la vecindad de una
carga positiva +Q sería hacia afuera, o
alejándose de la carga. En la proximidad de una carga negativa - Q, la
dirección del campo sería hacia dentro, o acercándose a la carga.
Cabe recordar que la intensidad del campo eléctrico es una
propiedad asignada al espacio que rodea a un cuerpo cargado. Alrededor de la
Tierra existe un campo gravitacional, haya o no una masa colocada sobre ella.
De forma similar, alrededor de un cuerpo cargado existe un campo eléctrico,
haya o no una segunda carga localizada en el campo. Si una carga se coloca en
el campo, experimentará una fuerza F dada por:
F=qE
Donde E = intensidad del campo
q = magnitud de la carga colocada
en el campo
Si q es positiva, E y F tendrán la misma dirección; si q es
negativa, la fuerza F estará en dirección opuesta al campo E.
Líneas del campo eléctrico
En sus primeras investigaciones sobre el electromagnetismo,
Michael Faraday (1791-1867) desarrolló un ingenioso sistema para observar los
campos eléctricos, el cual consiste en representar tanto la intensidad como la
dirección de un campo mediante líneas imaginarias denominadas líneas del campo
eléctrico.
Las líneas del campo eléctrico son líneas imaginarias
trazadas de tal manera que su dirección en cualquier punto es la misma que la
dirección del campo eléctrico en ese punto.
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