Campo Electrostático: Intensidad, Potencial y Energía

Conceptos Fundamentales del Campo Electrostático

El concepto de campo fue establecido por Faraday para estudiar la interacción electrostática. Definimos campo electrostático como aquella región del espacio donde se puede apreciar el efecto de un cuerpo cargado en reposo. Para que se ponga de manifiesto, debemos introducir en él otro cuerpo cargado, que sufrirá una fuerza electrostática de repulsión o de atracción, dependiendo del signo de la carga que se introduce en el campo.

Intensidad de Campo Eléctrico

Definimos intensidad de campo eléctrico en un punto como la fuerza que el cuerpo de carga Q ejerce por cada unidad de carga positiva colocada en dicho punto. Es una magnitud vectorial. Se mide en N/C.

Principio de Superposición

El principio de superposición establece que la intensidad del campo electrostático en un punto es la suma vectorial de los campos que crearían cada uno de esos cuerpos si solo estuviese él en esa región del espacio.

Dipolos Eléctricos

Un dipolo eléctrico es un sistema formado por dos cargas iguales, pero de signo contrario. El momento dipolar es el término q · d. μ = q · d es una magnitud de carácter vectorial. Su dirección es la línea que une las cargas y su sentido va de la carga negativa a la positiva.

Energía Potencial Eléctrica

La energía potencial eléctrica es aquella que tiene una determinada carga por encontrarse bajo la influencia de otra u otras cargas.

La energía potencial de un cuerpo en un punto coincide con el trabajo que tienen que realizar las fuerzas del campo para llevarlo desde ese punto hasta fuera del campo con velocidad constante.

• Si las dos cargas tienen el mismo signo, E_p es positiva.
• Opuesto negativo.

Diferencia de Energía Potencial

• Si las dos cargas tienen el mismo signo:
  • a) Si la carga q se aleja del cuerpo que crea el campo, el trabajo que realizan las fuerzas del campo es positivo, por lo que el cuerpo pierde energía potencial.
  • b) Si la carga q se acerca al cuerpo que crea el campo, el trabajo que realizan las fuerzas de campo es negativo (hace falta una fuerza exterior para que se aproximen), por lo que el cuerpo gana energía potencial.
• Si las dos cargas tienen signo contrario:
  • a) Si la carga q se aleja del cuerpo que crea el campo, el trabajo que realizan las fuerzas de campo es negativo (hace falta una fuerza exterior para que ambas cargas se aproximen), por lo que el cuerpo gana energía potencial.
  • b) Si la carga q se acerca al cuerpo que crea el campo, el trabajo que realizan las fuerzas de campo es positivo, por lo que el cuerpo pierde energía potencial.

Potencial Eléctrico

El potencial en un punto (V) es la energía potencial por unidad de carga positiva en ese punto. Es una magnitud escalar y se mide en voltios (V o J/C).

El potencial en el infinito (fuera del campo) es cero, y en cualquier otro punto del campo tendrá el signo de la carga que crea el campo.

• Si la carga que crea el campo es positiva, el potencial en cualquier punto es positivo, o habrá que hacer un trabajo en contra de las fuerzas del campo.
• Si la carga que crea el campo es negativa, el potencial en cualquier punto es negativo, ya que son las fuerzas del campo las que realizan el trabajo para traer la unidad positiva.

El potencial es el trabajo necesario para traer la unidad positiva de carga desde fuera del campo hasta ese punto. Fuera del campo es 0.