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Ciencias Naturales, Fuerza y movimiento

5° Básico

Concepto de campo eléctrico

Ya conocemos la forma en que interactúan las partículas cargadas. Esta forma es descrita por la ley de Coulomb. ¿Cómo podemos representar esta interacción en el espacio?

Pues bien, ya sabemos que es posible representar las fuerzas por medio de flechas que van en la dirección de la fuerza aplicada, y que el largo de la flecha entrega una idea de la magnitud de la fuerza. Así por ejemplo, la flecha que representa nuestro peso (interacción gravitacional con el planeta Tierra) apunta hacia el suelo y siempre perpendicular a éste. Por otra parte si dibujamos la flecha del peso de un auto, ésta será mucho más larga que la flecha de un hombre.

Supongamos que tenemos una partícula cargada eléctricamente, a la que llamaremos partícula A, y que está situada en algún lugar del espacio. En base a nuestro conocimiento sobre la interacción eléctrica, ¿seremos capaces de dibujar la fuerza que sentirá otra partícula cargada (llamada partícula B o carga de prueba), situada en otro lugar del espacio? La respuesta es sí. Pues la ley de Coulomb nos dice que tal fuerza será una flecha que se encontrará en dirección de la línea imaginaria que une a la carga de prueba y la partícula A, además será repulsiva o atractiva dependiendo de cual sea el signo de las cargas A y B.

Si ponemos a la carga de prueba en otro lugar del espacio, al igual que en el caso anterior, también podemos saber cómo es la fuerza que siente B producto de su interacción con la partícula A. Ampliando nuestro razonamiento, nos damos cuenta de que podemos saber exactamente cómo es la fuerza que siente la partícula B como producto de su interacción con la partícula A, pues en cada punto del espacio podemos dibujar una flecha asociada a dicha interacción.

La imagen de este conjunto de flechas situadas en cada punto del espacio nos da una representación de la interacción eléctrica generada por la partícula A. Esta imagen es lo que se conoce en física como campo eléctrico.

Los campos son una forma de representar la fuerza asociada a una interacción determinada. Asimismo, a cualquier interacción le podemos asociar un campo. De esta forma, existe el campo gravitacional generado por una partícula u objeto que tiene masa; o el campo eléctrico, el cual sabemos que es generado por partículas u objetos que tienen carga eléctrica.

Para efectos prácticos, en algunas ocasiones es mucho más útil poner nuestra atención en la interacción que afecta a tal o cual objeto más que en el ente que genera dicha interacción. Es por esta razón que el concepto de campo es muy útil para nosotros. Conociendo el campo en un punto, podremos saber exactamente cuál es el valor y la dirección de la fuerza que afectará a una masa o a una carga eléctrica en tal punto, y esto es completamente independiente de si el campo es producido por un conjunto de partículas o distribución de carga o masa (ver glosario), o bien por una partícula que posea carga o masa.

Por otro lado, en situaciones prácticas se cuenta generalmente con distribuciones de carga o masa más que con partículas individuales que posean carga o masa. De hecho, cualquier objeto que tengamos a nuestro alrededor, por ejemplo, un tazón, una revista, un espejo, etc., corresponderá a una aglomeración de partículas que tienen masa, y no a una partícula individual.

En nuestro mundo cotidiano jamás trabajamos con un átomo individual. Cualquier elemento, por pequeño que sea, contendrá millones y millones de átomos o moléculas. Del mismo modo, es muy difícil trabajar con cargas individuales o electrones individuales; por lo general, tendremos presente a un grupo de millones de ellas. Por esto es mucho más fácil medir experimentalmente el campo en un punto que intentar conocer cuál es la distribución de carga o masa que lo genera. Por ejemplo, si sabemos que existe un campo eléctrico en algún lugar del espacio, basta que pongamos un pequeño cuerpo que pueda interactuar eléctricamente con él, y midamos el valor de la fuerza y la dirección de esta para obtener el campo eléctrico en tal punto. ¿Cómo podríamos medir el campo gravitacional en un punto, por ejemplo, al lado de nuestra cama?