Aborda el campo eléctrico generado por las cargas positiva y negativa

1. Dr. Faustino Maldonado Tijerina
Segunda sesión
Campo Eléctrico

2. Campo eléctrico
 Una carga eléctrica siempre está rodeada por
un campo eléctrico. Las cargas de diferente
signo se atraen y las de igual signo, se
rechazan. Esto significa que las cargas
eléctricas influyen sobre la región que está a
su alrededor.
 La región de influencia recibe el nombre de
campo eléctrico, el campo eléctrico es
invisible, pero su fuerza ejerce acciones sobre
los cuerpos cargados y por ello es fácil
detectar su presencia, así como medir su
intensidad.
 El electrón y todos los cuerpos electrizados
tienen a su alrededor un campo eléctrico,
cuya fuerza se manifiesta sobre cualquier
carga cercana a su zona de influencia.

3. Campo eléctrico
 El campo eléctrico es inherente a
la naturaleza del electrón e
independiente de sus movimientos.
No así el campo magnético, que
aparece solo cuando el electrón
está en movimiento.
 En una carga positiva, las líneas de
fuerza del campo eléctrico, salen
radialmente de la carga.
 Mientras que en una carga negativa
las líneas de fuerza del campo
eléctrico, llegan de modo radial a
la carga.

4. Intensidad del campo eléctrico
 Se coloca una pequeña carga de prueba positiva, en el
espacio en el que se investiga la posible existencia de un
campo eléctrico, si se detecta la acción de una fuerza de
origen eléctrico sobre dicha carga de prueba, se dice que en
ese punto del espacio existe un campo eléctrico cuya
intensidad E, es igual a la relacion entre la fuerza F y el
valor de la carga de prueba q.
 Expresando esto último en el lenguaje matemático, se tiene
lo siguiente:
 E = F/q
 Donde E es la intensidad del campo eléctrico que actúa sobre
la carga de prueba, medido en Newtons/Coulombs o en
dinas/ues (unidades electrostáticas).
 F es la fuerza ejercida sobre la carga de prueba, por la
acción del campo eléctrico, medida en Newtons o en dinas.
 q es el valor de la carga de prueba, medida en Coulombs o
en ues (unidades electrostáticas).

5. Intensidad del
campo eléctrico
 Como se puede observar, la intensidad del
campo eléctrico E es una magnitud vectorial,
toda vez que la fuerza F también lo es. Por
ello, los campos eléctricos se suman
vectorialmente.
 Así pues, la dirección y sentido del vector
representativo de la intensidad del campo
eléctrico en un punto, será igual a la de la
fuerza que actúa en ese punto, sobre la carga
de prueba, la cual es positiva por convención.
 La intensidad del campo eléctrico E no es
constante, sino que disminuye a medida que
aumenta la distancia. Sin embargo, el valor
de E será el mismo para todos los puntos con
igual distancia del centro de una carga.

6. Intensidad del
campo eléctrico
 Si se desea calcular la intensidad del campo eléctrico E a
una determinada distancia r de una carga q, se considera
que una carga de prueba q1, colocada a dicha distancia,
recibe una fuerza F debida a q y de acuerdo con la ley de
Coulomb, se calcula con la siguiente expresión:
 F = k qq1/r elevada al cuadrado.
 Como E = F/q1, substituyendo la ecuación anterior en esta,
se tiene:
 E = (kqq1/r elevada al cuadrado) / q1 de donde:
 E = kq/r (elevada al cuadrado)
 Esta ecuación permite calcular el valor del campo eléctrico
E generado por una carga eléctrica, en cualquier punto de
su espacio de influencia.
 El valor de k es de 9,000,000,000 Newtons metros
cuadrados/Coulombs al cuadrado en el SI(Sistema
Internacional) o bien 1 dina centímetros cuadrados/ues en
el CGS (Sistema Cegesimal)

7. Problemas
resueltos
 1.- Una carga de prueba de 0.0000003
Coulombs, recibe una fuerza horizontal
hacia la derecha de 0.0002 Newtons. ¿Cuál
es el valor de la intensidad del campo
eléctrico en el punto donde esta colocada
la carga de prueba?
 Datos:
 q = 0.0000003 Coulombs
 F = 0.0002 Newtons
 Formula:
 E = F/q sustituyendo los datos en la formula
y haciendo los cálculos, se obtiene:
 E = 0.0002 Newtons/0.0000003 Coulombs =
666 Newtons/Coulombs

8. Problemas
resueltos
 2.- Una carga de prueba de 2μC se sitúa
en un punto en el que la intensidad del
campo eléctrico tiene un valor de 500
Newtons/Coulombs. ¿Cuál es el valor de
la fuerza que actúa sobre ella?
 Datos:
 q = 0.000002 Coulombs
 E = 500 Newtons/Coulombs
 Fórmula: E = F/q por tanto, F = Eq
 Sustituyendo los datos y realizando los
cálculos, se tiene:
 F = (500 Newtons/Coulombs)(0.000002
Coulombs) = 0.001 Newtons
 F = 0.001 Newtons.

9. Problemas
resueltos
 3.- Calcular la intensidad del campo eléctrico a una
distancia de 50 centímetros de una carga de 4μC.
 Datos:
 E = ?
 r = 50 cms = 0.5 metros
 q = 0.000004 Coulombs
 k = 9,000,000,000 Newtons metros
cuadrados/Coulombs al cuadrado
 Sustituyendo los datos y realizando los cálculos:
 E = (9,000,000,000 N metros cuadrados/Coulombs al
cuadrado)(0.000004 C)/(0.5 m al cuadrado) = 36/0.25
= 144,000 Newtons/Coulombs

10. Problema
resueltos
 4.- La intensidad de un campo eléctrico producido por
una carga de 3μC en un punto determinado es de
6000,000 Newtons/Coulombs. ¿A qué distancia del
punto considerado se encuentra la carga?
 Datos:
 q = 0.000003 Coulombs
 E = 6,000,000 Newtons/Coulombs
 k = 9,000,000,000 Newtons metros cuadrados/Coulombs
al cuadrado
 r = ?
 Fórmula: E = kq/(r al cuadrado); despejando por pasos:
E(r al cuadrado) = kq/E
 (r al cuadrado) = (9,000,000,000 Newtons metros
cuadrados/Coulombs al cuadrado)(0.000003
Coulombs)/(6,000,000 Newtons/Coulombs) = 0.0045
metros cuadrados, sacando raíz cuadrada en ambos
lados de la igualdad: r = 0.067 m = 6.7 centímetros.

11. Problemas
resueltos
 5.- Una esfera metálica, cuyo diámetro es de 20
centímetros, esta electrizada con una carga de 8μC
distribuida uniformemente en su superficie. ¿Cuál es la
intensidad del campo eléctrico a 8 centímetros de la
superficie de la esfera?
 Fórmula: E = kq/r al cuadrado
 Datos:
 Diámetro de la esfera = 20 centímetros; radio de la
esfera = 10 centímetros; q = 0.000008 Coulombs; k =
9,000,000,000 Newtons metro cuadrado/Coulombs al
cuadrado; r = 10 cms + 8 cms = 18 centímetros; E = ?
 Sustituyendo y realizando los cálculos, se tiene:
 E = (9,000,000,000 N metros cuadrados/Coulombs al
cuadrado)(0.000008 C)/(0.18m) al cuadrado = 2,220,000
Newtons/Coulombs

12. Problemas
propuestos
 1.- Determine el valor de la intensidad del
campo eléctrico, en un punto donde se coloca
una carga de prueba de 7μC, la cual recibe una
fuerza eléctrica vertical hacia arriba de 0.005
Newtons
 2.- Determinar el valor de la fuerza que actúa
sobre una carga de prueba de 0.0000002
Coulombs al situarse en un punto, en el que la
intensidad del campo eléctrico tiene un valor
de 60,000 Newtons/Coulombs.
 3.- Calcular la intensidad del campo eléctrico a
una distancia de 40 centímetros de una carga
de 0.000009 Coulombs.
 4.- El valor de la intensidad del campo
eléctrico producido por una carga es de
0.00004 Newtons/Coulombs, a 50 centímetros
de distancia de ésta. ¿Cuál es el valor de la
carga eléctrica?

13. Problemas
propuestos
 5.- La intensidad del campo eléctrico
producido por una carga de 0.000007 en
un punto determinado es de 500,000
Newtons/Coulombs. ¿A que distancia del
punto considerado se encuentra la carga?
 6.- Una esfera metálica de 11
centímetros de radio, está electrizada
con una carga de 0.000002 Coulombs que
se encuentra distribuida, uniformemente
en su superficie. Determinar el valor de
la intensidad del campo eléctrico a 10
centímetros de distancia de la superficie
de la esfera.