¿Qué es un campo eléctrico?

Un campo eléctrico se puede considerar como la esfera de influencia de un objeto cargado eléctricamente. Todo lo que tenga una carga eléctrica afectará y se verá afectado 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 a la fuente de acuerdo con la ley del inverso del cuadrado. Esto significa que si la distancia se duplica, la fuerza del campo se divide por cuatro, ya tres veces la distancia, la fuerza se divide por nueve, y así sucesivamente; por tanto, el campo se vuelve insignificante a grandes distancias.

Dado que 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 cargados eléctricamente experimentarán una fuerza repulsiva si tienen el mismo tipo de carga y una fuerza de atracción 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 con forma de puntos; 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 la fuerza eléctrica sería sentida por un objeto con una carga positiva colocado en el campo. Por lo tanto, el campo apuntaría lejos de una carga positiva y hacia una carga negativa, ya que las cargas iguales se repelen y las cargas desiguales 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 en dirección opuesta al otro objeto. Por el contrario, para dos cuerpos con cargas opuestas, cada uno experimentaría una fuerza dirigida hacia el otro objeto.

Se puede dibujar una línea de campo eléctrico con una flecha apuntando en dirección opuesta a una carga positiva y apuntando hacia una carga negativa. Por lo tanto, un objeto cargado positivamente se representaría con líneas de campo apuntando hacia afuera en todas las direcciones, y un objeto cargado negativamente con líneas de campo convergiendo sobre él. Sin embargo, esto es solo una convención y no indica que haya algo físico que apunte en una dirección en particular.

El concepto de campo eléctrico descrito anteriormente es parte de la física «clásica». La descripción clásica funciona bien para 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.