¿Qué es un campo eléctrico?
Un campo eléctrico puede considerarse como la esfera de influencia de un objeto cargado eléctricamente. Cualquier cosa que tenga una carga eléctrica afectará y se verá afectada por otros cuerpos cargados. Si dos objetos cargados se colocan lo suficientemente cerca uno del otro, cada uno experimentará una fuerza medible que actúa sobre él. El campo es teóricamente infinito en extensión, pero su magnitud disminuye con la distancia desde 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 a tres veces la distancia, la fuerza se divide por nueve, y así sucesivamente; Por lo tanto, el campo se vuelve insignificante a grandes distancias.
Como una carga eléctrica puede ser positiva o negativa, el campo eléctrico es un campo vectorial, lo que significa que tiene una dirección y una magnitud. Dos objetos con carga eléctrica 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 se puede calcular como F = Eq, donde F es la fuerza en Newtons, E es el campo eléctrico en voltios por metro (v / m) yq es la carga en Coulombs. Esta ecuación se puede reorganizar para dar la fuerza del campo, E, en voltios por metro: E = F / q. Estos ejemplos se aplican a objetos pequeños, puntiagudos; para cuerpos cargados más complejos o múltiples, los cálculos son más complicados.
La dirección de un campo eléctrico se define como la dirección en la que un objeto con una carga positiva colocada en el campo sentiría la fuerza eléctrica. Por lo tanto, el campo apuntaría lejos de una carga positiva y hacia una carga negativa, ya que las cargas similares se repelen y las cargas diferentes se atraen. En el caso de dos cuerpos con el mismo tipo de carga, cada uno experimentaría una fuerza, calculable por la ecuación F = Eq, dirigida lejos del otro objeto. Por el contrario, para dos cuerpos con carga opuesta, cada uno experimentaría una fuerza dirigida hacia el otro objeto.
Se puede dibujar una línea de campo eléctrico con una flecha apuntando lejos de una carga positiva y apuntando hacia una carga negativa. Por lo tanto, un objeto con carga positiva se representaría con líneas de campo que apuntan lejos de él en todas las direcciones, y un objeto con carga negativa con líneas de campo que convergen sobre él. Esto, sin embargo, es solo una convención y no indica que haya algo físico apuntando en una dirección particular.
El concepto de campo eléctrico como se describió anteriormente es parte de la física "clásica". La descripción clásica funciona bien para las aplicaciones cotidianas, pero no explica qué sucede realmente cuando los 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.