Campo electrostático
Las cargas eléctricas no precisan de ningún medio material para influir entre ellas y por ello las fuerzas eléctricas son consideradas fuerzas de acción a distancia.
Considérese una carga Q fija en una determinada posición (ver figura).
Si la carga q se ubica en otros puntos cualesquiera, tales como
Para describir este hecho, se dice que en cualquier punto del espacio en torno a Q existe un campo eléctrico originado por esta carga.
, etc., está originado por Q, la cual podrá ser tanto positiva (la de la figura) como negativa.
La carga q que es trasladada de un punto a otro para verificar si en ellos existe o no un campo eléctrico, se denomina carga de prueba.
El campo eléctrico puede representarse, en cada punto del espacio, por un vector, usualmente simbolizado por
Para definir este módulo, considérese la carga Q de la figura, generando un campo eléctrico en el espacio que la rodea.
[cita requerida] La expresión anterior permite determinar la intensidad del campo eléctrico en cualquier otro punto, tales como
, lo cual significa que si se conoce la intensidad del campo eléctrico en un punto, es posible calcular, usando la expresión anterior, el módulo de la fuerza que actúa sobre una carga cualquiera ubicada en aquel punto.
La intensidad del campo eléctrico en el sitio en que se coloca la carga de prueba está dada por:
Experimentalmente se verifica que las influencias de las cargas aisladas que constituyen un sistema son aditivas, o en otras palabras, se suman o superponen vectorialmente.
es la constante arbitraria; n es la cantidad de cargas tenidas en cuenta;
Esto se realiza a través de las líneas de campo eléctrico, que son unas líneas imaginarias que describen, si los hubiere, los cambios en dirección del campo eléctrico al pasar de un punto a otro, de tal modo que dichas líneas son tangentes, en cada punto del espacio donde está definido el campo eléctrico, a la dirección del campo eléctrico en ese punto.
Ahora considérese una carga q, situada en un punto sobre la que actúa una fuerza
que es tangente a la línea de campo eléctrico en dicho punto.
líneas y si la intensidad del campo eléctrico en el centro del elemento de superficie es E, se tiene que: El subíndice n indica que
En el caso del campo debido a una carga puntual negativa el mapa de líneas de campo eléctrico sería análogo, pero dirigidas hacia ella ya que ese sería la dirección en que se desplazaría la carga positiva de prueba.
En consecuencia, es imposible que dos líneas de campo eléctrico se intersequen.
Esto se debe a que en las superficies de cualquier objeto, sin importar la forma, nunca se encuentran componentes de la fuerza eléctrica que sean paralelas a la superficie del mismo.
Ya sea que las cargas ostenten el mismo signo o signo opuesto, las líneas de campo eléctrico se verán distorsionadas respecto de la forma radial que tendrían si las cargas estuvieran aisladas, de forma tal, que la distorsión es máxima en la zona central, o sea, en la región más cercana a ambas.
Si las cargas tienen la misma magnitud, la representación resulta simétrica respecto de la línea media que las separa.
Si tenemos una sola carga puntual, todas las líneas de campo son rectas que parten radialmente de la carga en las tres direcciones del espacio.
Si nos limitamos a las líneas de campo contenidas en el plano cartesiano XY, el problema se simplifica y nos queda la razón entre
Considérese una partícula de masa m y carga q que se suelta a partir del reposo en un campo entre dos placas paralelas cargadas tal como se muestra en la figura.
El movimiento es similar al de un cuerpo que cae en el campo gravitacional terrestre.
La energía cinética adquirida luego de recorrer una distancia y será; La figura muestra un electrón de masa m y carga e que es disparado con una velocidad
El movimiento es similar al de un proyectil disparado horizontalmente en el campo gravitacional terrestre.
Sustituyendo a t se obtiene: que es la ecuación de la trayectoria.
Cuando el electrón sale de entre las placas, lo hace en una trayectoria recta tangente a la parábola en el punto de salida y puede hacerse llegar a una pantalla fluorescente
