Líneas de fuerza

Líneas de fuerza.

Un campo es cualquier región del espacio cuyos puntos están caracterizados por el valor de una variable física. Supongamos un salón de clases. En cada punto del espacio dentro del salón hay una temperatura. Entonces, el interior del salón de clases es un campo térmico. También es un campo de presión, un campo gravitatorio y uno magnético, entre otros, porque en cada punto del salón la presión atmosférica tiene un cierto valor, lo mismo la aceleración de la gravedad y la intensidad del campo magnético terrestre. Los campos pueden ser escalares, como el térmico, y el de presión, o vectoriales, como el gravitatorio y el magnético.

La existencia del campo eléctrico vectorial se propone para explicar la atracción entre cargas eléctricas de signos distintos, o el rechazo entre cargas del mismo signo, aun cuando no hay contacto físico entre ellas. Este fenómeno se conoce como acción a distancia y nos resulta familiar en la interacción entre imanes.

La atracción gravitatoria también es un fenómeno de acción a distancia ya que afecta a los cuerpos celestes aun cuando estos no están en contacto.

En el caso electrostático, se asume que la carga positiva es una fuente de campo eléctrico, es decir, la carga positiva es el origen del campo eléctrico mientras que la carga negativa es el “desagüe” de campo eléctrico, o el sitio en el cual terminan las líneas de fuerza que empezaron en alguna carga positiva.

Para definir el campo eléctrico, E, necesitamos una carga de prueba q_0, suficientemente pequeña. La colocamos en cualquier punto alrededor de la carga cuyo campo eléctrico deseamos medir. Como la carga de prueba es muy pequeña, su propio campo eléctrico se considera insignificante frente al que vamos a medir. La carga de prueba debe ser positiva.

Al ser colocada en la vecindad de otra carga va a sufrir una fuerza, F, cuya dirección es la misma que la del campo en ese punto. La magnitud del campo eléctrico es el resultado de dividir la fuerza entre q_0 .

Aunque el concepto de campo eléctrico, como lo conocemos ahora, no fue establecido originalmente en su forma actual, su existencia y propiedades básicas fueron propuestas por el físico y químico inglés Michael Faraday (1791-1867), a través de lo que llamó líneas de fuerza. Según Faraday:

Las líneas de fuerza empiezan o terminan solamente en las cargas.

El número de líneas de fuerza que empiezan en una carga uniforme positiva, o terminan en una carga uniforme negativa, es proporcional a la magnitud de la carga.

Las líneas de fuerza se distribuyen simétricamente empezando en la carga positiva, o terminando en la negativa.

Las líneas de fuerza no pueden cruzarse unas con otras.

La intensidad del campo eléctrico se visualiza a través del acercamiento relativo

...