En este post se explica qué son las líneas de campo eléctrico y cuáles son sus características. Así que podrás ver cómo se representa un campo eléctrico y, además, encontrarás varios ejemplos de campos eléctricos representados con líneas.
Índice
¿Qué son las líneas de campo eléctrico?
Las líneas de campo eléctrico son unas líneas que nos ayudan a visualizar el campo eléctrico. De manera que las líneas de campo eléctrico nos permiten saber si el campo eléctrico es de atracción o repulsión y su intensidad.
Si el campo eléctrico es generado por una carga positiva, el vector del campo eléctrico va hacia afuera y por tanto las líneas de campo eléctrico deben representarse extendiéndose hasta el infinito.
Por otro lado, si el campo eléctrico es generado por una carga negativa, el vector del campo eléctrico va hacia la carga y por tanto las líneas de campo eléctrico deben representarse llegando desde el infinito.
Ten en cuenta que en realidad el campo eléctrico es tridimensional, pero las líneas de campo se representan en dos dimensiones para facilitar el dibujo.
Propiedades de las líneas de campo eléctrico
Las líneas de campo eléctrico tienen las siguientes propiedades:
- Cada línea de campo eléctrico es una flecha cuya dirección y sentido representa la dirección y sentido de la fuerza eléctrica que actuaría sobre una carga positiva.
- De manera que las líneas de campo eléctrico parten de las cargas positivas y entran en las cargas negativas, por eso en ocasiones se llaman fuentes del campo a las cargas positivas y sumideros a las carga negativas.
- El vector del campo eléctrico es tangente a las líneas de campo en cada punto.
- Las líneas de campo son abiertas, lo que significa que salen de las cargas positivas y terminan en el infinito o salen del infinito y terminan en las cargas negativas.
- La densidad de líneas de campo eléctrico en un punto representan la magnitud del campo eléctrico en ese punto. Por lo tanto, cuantas más líneas se dibujen, significa que mayor es el campo eléctrico.
- Las líneas de campo eléctrico no pueden cortarse, pues en un punto solo puede haber un único vector del campo eléctrico.
Líneas de campo eléctrico de una carga puntual
A continuación vamos a ver cómo son las líneas de campo eléctrico que genera una carga puntual positiva y negativa.
Líneas de campo eléctrico generado por una carga positiva
Las líneas de campo eléctrico de un carga positiva son radiales y van desde el centro de la carga hasta el infinito.
Por lo tanto, si dejamos una carga positiva en un campo eléctrico de este tipo, la fuerza eléctrica que actuará impulsará la nueva carga hacia afuera.
Líneas de campo eléctrico generado por una carga negativa
Las líneas de campo eléctrico de un carga negativa son radiales y van desde el infinito hasta la carga.
De modo que si soltamos una carga positiva en este campo eléctrico, la fuerza eléctrica del campo impulsará la nueva carga hacia dentro, es decir, hacia la carga que genera el campo.
Líneas de campo eléctrico de dos cargas puntuales
El principio de superposición establece que el campo eléctrico resultante en un punto es la suma vectorial de los campos eléctricos generados por todas las cargas presentes en el sistema.
Por lo tanto, cuando actúan dos o más cargas eléctricas, las líneas de campo eléctrico representan la suma de los campos eléctricos creados por todas las cargas.
Así pues, para trazar las líneas de campo eléctrico de un sistema de cargas eléctricas, se debe tener en cuenta la magnitud y el signo de cada carga. A continuación puedes ver varios ejemplos de líneas de campo eléctrico de sistemas de dos cargas.
Líneas de campo eléctrico generado por dos cargas con el mismo signo
Si las dos cargas del sistema tienen el mismo signo y además son creados por la misma cantidad de carga, las líneas de campo eléctrico irán desde las cargas hacia el infinito de la siguiente manera:
Líneas de campo eléctrico generado por dos cargas con diferente signo
Si las dos cargas del sistema tienen diferente signo, significa que una es positiva y otra es negativa. Las líneas de campo de la carga positiva van hacia afuera, mientras que las líneas de campo de la carga negativa van hacia adentro.
En consecuencia, si las dos cargas tienen la misma magnitud, las líneas de campo eléctrico irán desde la carga positiva hacia la carga negativa de la siguiente forma:
Líneas de campo eléctrico generado por dos cargas con diferente magnitud
Los dos anteriores casos correspondían a dipolos, no obstante, si las cargas no tienen la misma magnitud las líneas de campo eléctrico varían.
Lógicamente, cuanto mayor sea la magnitud de la carga eléctrica, mayor será el campo eléctrico que genere. En consecuencia, se deben representar las líneas de campo según la magnitud de la carga.
Tal y como se ha explicado arriba en las propiedades de las líneas de campo eléctrico, la densidad de estas es proporcional a la intensidad del campo eléctrico. Por lo tanto, cuanto mayor sea la carga, más líneas se deben dibujar que entran (o salen) de ella.
Fíjate en el siguiente ejemplo de líneas de campo eléctrico generado por dos cargas de diferente magnitud y signo.
En la figura de arriba, la magnitud de la carga positiva es el doble que la magnitud de la carga negativa, por eso salen el doble de líneas de campo de la carga positiva que las que entran de la carga negativa.
Además, fíjate que las líneas de campo eléctrico en este caso son diferentes a las que se obtienen cuando las dos cargas tienen la misma magnitud (compáralo con el ejemplo de más arriba), debido a que ahora el signo del campo eléctrico es diferente en algunos puntos.
