Este documento describe el campo eléctrico, incluyendo su definición, unidades, dirección y magnitud. Explica cómo se crea el campo eléctrico por cargas eléctricas y cómo afecta a otras cargas. También cubre temas como la medición del campo eléctrico, su representación mediante líneas de campo, y cómo interactúa con conductores y cuerpos neutrales.

1. CAMPO ELECTRICO
Joaquín Medín Molina
Física General 2

2. DEFINICION DE MODULO Y DIRECCION DEL CAMPO ELECTRICO
MODULO DEL CAMPO
q
F
E q 0lim →+=
+ q
DIRECCION DEL CAMPO
Dirección de la fuerza que actúa sobre
una carga prueba q
UNIDADES DE E
metros
voltios
=
culombio
newton
•El campo E es una entidad vectorial que existe en el espacio alrededor de las cargas eléctricas
•E en un punto del espacio se manifiesta por la fuerza que ejerce sobre una carga situada en el punto
•E es siempre producido por cargas eléctricas distribuidas en el espacio
•E fue concebido por Faraday como un intermediario de la interacción entre las cargas: Las cargas
crean el campo y el campo es el responsable de ejercer la fuerza sobre otras cargas

3. Diagramas del Campo Electrico
Consisten de una muestra de lineas del campo Electrico
+-- ++-
•En cada punto de la linea ,la dirección del campo es tangente con la linea que pasaPor ese punto
•Las lineas de campo electrico comienzan en cargas positivas y terminan en cargas negativas.
•Segun crece el módulo del campo en una region del espacio ,mayor es la densidad de lineas en la región.

4. MEDICION DEL CAMPO ELECTRICO
El campo eléctrico puede ser medido con un
Instrumento en la forma que se muestra a la
izquierda. Como el cuerpo humano es un
conductor lo que puede distorsionar el campo,
el instrumento se sostiene con un palo hecho
de un aislador con el fin de obtener una
medida del campo original no perturbado
enseres Linea de transmisión
500kv
distribución
4
10
4
10
3
10
2
10
1
10
1
1
1 10 100 10000.1 m
Campo eléctrico (voltios/m)

5. SENTIDO ELECTRICO DEL TIBURON
Los tiburones generan campos electricos dipolares y son capaces de detectar cambios en el campo
producidos por objeto(presa)
DEMOSTRACION EMPIRICA DEL SENTIDO ELECTRICO
Tiburon ataca pez escondido
debajo de la arena
Bloqueo de señales no electricas y tiburon aun ataca pez Se sustituye presa por campo electrico artificial y tiburon aun ataca

6. + -
CAMPO ELECTRICO DE CARGAS PUNTUALES AISLADAS
fuerza sobre carga prueba + fuerza sobre carga prueba +
F
E
F
E
2
2
R
Q
K
q
R
KQq
E ==
R
LIEAS DE CAMPO ELECTRICO DE
CARGA POSITIVA
LINEAS DE CAMPO ELECTRICO DE
CARGA NEGATIVA

7. CAMPO ELECTRICO MEDIDO EN TORNO A CAFETERA PRENDIDA
La cafetera se se comporta aproximadamente como si fuese una carga puntual de 1.1E-9C
1m
El campo Electrico a una distancia de 1 m de la cafetera es= _____________n/C
El campo Electrico a una distancia de 0.3m de la cafetera es=_____________n/C
0.3m
Para que el campo Electrico se reduzca a la mitad (de 100 a 50n/c) es preciso alejarnos
De la cafetera a_______________metros
10
100
0.42
Si nos alejamos a 3 m de la cafetera el campo debe reducirse a:_____________n/C1.1

8. CAMPO ELECTRICO EN PUNTO DE EJE CENTRAL PERPENDICULAR DE UN DIPOLO PUNTUAL
DIPOLO: DOS CARGAS OPUESTAS DE IGUAL MAGNITUD SEPARADAS ESPACIALMENTE
E+
E-
E
1nc 1nc
1.5m
1m
1.5m
R=1.8
a
cn
R
KQ
E /8.2
)15.1(
)10*1)(10*9(
22
99
2
=
+
==+
−
a
−====+
−
Ecn
R
KQ
E /8.2
)8.1(
)10*1)(10*9(
2
99
2
a
cnaCosEEEE /7.4)
8.1
5.1
(*)8.2(*2)(2 ===+= +−+
DEMOSTRAR QUE EN EL CENTRO DEL DIPOLO E=8n/c

9. CAMPO ELECTRICO DE DIPOLO PUNTUAL
+-

10. CAMPO DIPOLAR GENERADO
POR POLOS DE BATERIA
DISTORSION DEL CAMPO DIPOLAR
POR EFECTOS DE CONDUCTOR

11. CAMPO ELECTRICO DE CABLE DE GRAN LONGITUD
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + ++ + + + + + + ++ + + + +
dxdq λ=
Rr
X
E
θ
θ
r
X
XdXrdr
RXr
=
=
+=
θcos
222
22
r
dXK
r
Kdq
dE
λ
==
ocarga/larg]mbio/metrocarga[culodelinealdensidad ==λ
cn
E
E /20
10
)10(*99*2 8
≅
≈
≈
−
λ
R
K
r
dr
K
r
X
r
dXK
dEE
R
λ
λ
λ
θ
2
2*cos 22
==== ∫∫ ∫
∞
El campo Eléctrico producido por un cable cargado uniformemente decae inversamente con la
distancia al cable , es proporcional a la densidad lineal de carga y su dirección es perpendicular al
cable. Para un cable tipico con un voltaje de 1000voltios tenemos que:
cn
E
E /20
10
)10(*99*2 8
≅
≈
≈
−
λ

12. CAMPO ELECTRICO DE PLANO GRANDE CARGADO UNIFORMEMENTE
ER
σπ2 KE =
E es de magnitud indepemdiente de la distancia , tiene una
dirección perpendicular al plano y es proporcional a la densidad
superficial de carga en el plano que produce el campo.
areaac /argcargadelsuperficiadensidad ==σ

13. CAMPO ELECTRICO DE DOS PLANOS CARGADOS CON CARGAS OPUESTAS
E IGUALES (IGUAL DENSIDAD DE CARGA)
EN EL INTERIOR DE LOS PLANOS
EL CAMPO ES LA SUMA DE LOS
CAMPOS PRODUCIDOS POR CADA
PLANOE
EN EL EXTERIOR
EL CAMPO ES CERO
σπσπσπ KKKE 422 =+=

14. CONDUCTOR EN EQUILIBRIO ELECTRICO ESTATICO (SIN CORRIENTE)
El mecanismo que explica la
anulación del campo exterior
es la polarización del
conductor
•El campo electrico es cero en su interior (si no lo fuese ,el conductor tendria corriente)
•El conductor evita que penetren los campos externos(jaula de faraday)
• Las cargas se acumulan en la superficie del conductor
•El campo externo es perpendicular a la superficie del conductor
•Las partes mas puntiagudas (de mas curvatura) acumulan mas carga
•Los conductores se descargan al ambiente por las partes mas puntiagudas.
•La region ocupada por un conductor es una region de igual potencial(ver mas adelante)

15. CAMPO ELECTRICO DENTRO Y FUERA DE L CUERPO HUMANO
RESPECTO A CAMPOS ELECTRICOS ESTATICOS O DE BAJA FRECUENCIA EL CUERPO
HUMANO OPERA COMO UN CONDUCTOR INMERSO EN UN AISLANTE(AIRE)
0.01< Conductividad del tejido humano<1.5 s / m
Conductividad del aire =10^-14 S/m
0≈E
En la superficie del cuerpo el componente tangencial del campo es casi cero y las lineas
de campo son aproximadamente perpendiculares a la superficie del cuerpo. El campo
En el interior del cuerpo el campo eléctrico es casi cero.

16. FUERZA ELECTRICA EJERCIDA POR EL CAMPO ELECTRICO
EqF *=
E E
+ -
FUERZA ELECTRICA
SOBRE CARGA NEGATIVA
FUERZA ELECTRICA
SOBRE CARGA POSITIVA
CAMPO ELECTRICO

17. EFECTOS FISICOS DEL CAMPO ELECTRICO SOBRE CUERPO NEUTRAL
EL CAMPO ELECTRICO INDUCE LA POLARIZACION DEL MATERIAL
(CONVERSION DEL CUERPO EN UN DIPOLO ELECTRICO)

18. EFECTO FISICO DEL CAMPO UNIFORME SOBRE DIPOLO NATURAL
GENERACION DE TORQUE
-
+
F=-qE
d/2
d/2
E
F=qE
- +
E
FF
Posición de equilibrio
Fuerza neta=0
Torque neto=0
FUERZA NETA=0
TORQUE NETO= Fd/2+Fd/2= Fd>0

19. VELOCIDAD DE ELECTRONES EN ATOMO
2 ley de Newton & ley de Coulomb aplicadas a electrón en orbita alrededor de nucleo
mR
eKQ
V
R
KQ
eEeF
R
V
mmA
=⇒
==== 2
2
*
V
F
Q
R
Para atomo de numero atomico Z(#protones)
Q=Z*e , por consiguiente:
E
smZE
EE
EZEE
V /66.1
101*319
196.1**99*196.1
=
−−
−−
=
•La velocidad de electrones es enorme:a esa velocidad dan la vuelta a la tierra en 20seg
•Note que el movimiento del electron en el atomo no es a lo largo de las lineas de campo
•El campo electrico creado por nucleo provee la fuerza centripeta requerida para que el
electron se mueva en una orbita alrededor del nucleo
•Si el electron pierde su velocidad, el atomo colapasaria pues el electron se precipitaria
hacia el nucleo atraido por la fuerza electrica
•Las conclusiones anteriores se sostienen si analizamos el atomo con la Fisica Cuantica.

20. NECESIDAD DE CAMPO ELECTRICO PARA QUE HAYA MOVIMIENTO
DE CARGAS ELECTRICAS (CORRIENTE) EN UN MEDIO RESISTIVO
V
V
LA VELOCIDAD DE LAS CARGAS ES PROPORCIONAL AL CAMPO,LA
CONSTANTE DE PROPORCIONALIDAD SE CONOCE COMO MOBILIDAD
Velocidad(V)= mobilidad* campo eléctrico(E)
En un medio resistivo (Vg. Aire) las cargas se mueven a lo largo de las lineas de campo

21. CAMPO ELECTRICO EN TORNO A UNA CARGA PUNTUAL
(X+ , Y+)
(X,Y)
Y
R
θ
θ
Ex
E
carga puntual
Q
Ey
X
2
R
KQ
E =
R
YY
Sen
R
XX
Cos
YYXXR
+
+
++
−
=
−
=
−+−=
θ
θ
)()( 22
Y-Y+
X-X+
3
3
)Y-(Y*KQ
Sen
)X-(X*KQ
Cos
R
EE
R
EE
y
x
+
+
==
==
θ
θ
Si hay mas de una carga ,el campo eléctrico
total Etotal en un punto del espacio es la suma
vectorial del campo producido por cada carga
Individual en ese punto (Principio de superposición)
∑
∑
=
=
y
total
y
x
total
x
EE
EE

22. MODELO STELLA PARA TRAZAR LINEAS DE CAMPO ELECTRICO EN TORNO A DIPOLO
Supuesto: Una carga electrica de prueba se mueve en torno al dipolo a lo largo de las lineas del campo eléctrico como hacen
las cargas cuando se mueven en un medio queles presenta gran resistencia al movimiento.
Simular
Con dt=1/8
De 0 a 3000
Para diferentes
posiciones iniciales(angulos iniciales)
de carga prueba
ajustar rango de posicion
de carga prueba de –10 a 10
Conviene usar Runge Kutta4

23. REFLEXION A MODO DE CONCLUSION:
Vivimos inmersos en campos eléctricos y magnéticos , que son invisibles, inaudibles y en general
imperceptibles a nuestros sentidos. Este es el caso del campo magnético y eléctrico natural de la Tierra, de
los campos eléctricos y magnéticos usados en las telecomunicaciones y de los campos ligados a la trasmisión
y uso de energia eléctrica. La luz visible es una variante excepcional de campo electromagnético porque
podemos detectarla con nuestros ojos . Pero no debemos olvidar que lo usual es que los campos podamos
detectarlos solo por medio de nuestros instrumentos .
Los campos eléctricos y magnéticos son formas de materia que no ocupan espacio ni tienen peso. Los
campos son objetos materiales por que son cambiantes y poseen energía, es decir tienen las dos propiedades
esenciales que definen modernamente lo que es la materia .Los campos electricos y magnéticos son
generados por cargas eléctricas y a su vez las cargas elétricas son influidas en sus movimientos por los
campos. Aunque son objetos materiales distintos , las cargas y los campos son inseparables por estar en
interacción permanente.El campo eléctrico(E) y el magnético(B) son también campos vectoriales y por
consiguiente en cada punto del espacio en el que existen tienen un módulo y dirección única. Conocer el
campo en una región del espacio supone saber su módulo y dirección en cada punto del espacio. A lo más
que podemos aspirar mediante observaciones es a medir el campo en una muestra representativa de puntos
espaciales y luego hacer interpolaciones para lograr una descripción del campo en la totalidad de la región.