Calculadora de Campo Eléctrico
Calcula la intensidad del campo eléctrico desde una carga puntual
Cómo Usar
- Ingresa la magnitud de la carga
- Ingresa la distancia desde la carga
- Selecciona las unidades de carga y distancia
- Haz clic en calcular para ver la intensidad del campo eléctrico
- Revisa la fuerza que actuaría sobre una carga de prueba
¿Qué es un Campo Eléctrico?
Un campo eléctrico es un campo físico que rodea partículas cargadas eléctricamente y ejerce fuerza sobre otras partículas cargadas dentro del campo. Es un concepto fundamental en electromagnetismo que nos ayuda a entender cómo interactúan las cargas a distancia sin contacto directo.
El campo eléctrico se define como la fuerza por unidad de carga: E = F/q. Describe la intensidad y dirección de la fuerza eléctrica que experimentaría una carga de prueba colocada en el campo.
Fórmula del Campo Eléctrico
El campo eléctrico a una distancia r de una carga puntual q se da por:
E = k × |q| / r²
Donde:
- E = intensidad del campo eléctrico (N/C o V/m)
- k = constante de Coulomb (8.99 × 10⁹ N⋅m²/C²)
- q = carga fuente (C)
- r = distancia desde la carga (m)
El campo eléctrico sigue una ley del cuadrado inverso, lo que significa que disminuye con el cuadrado de la distancia desde la carga.
Dirección del Campo Eléctrico
La dirección del campo eléctrico depende del signo de la carga fuente:
- Carga positiva: El campo apunta radialmente hacia afuera (alejándose de la carga)
- Carga negativa: El campo apunta radialmente hacia adentro (hacia la carga)
Esto significa que una carga de prueba positiva sentiría una fuerza repulsiva de una carga fuente positiva (en la dirección del campo) y una fuerza atractiva de una carga fuente negativa (opuesta a la dirección del campo).
Líneas de Campo Eléctrico
Las líneas de campo eléctrico se utilizan para visualizar campos eléctricos. Las propiedades clave incluyen:
- Comienzan en cargas positivas y terminan en cargas negativas
- La densidad de líneas de campo representa la intensidad del campo
- Las líneas de campo nunca se cruzan
- Son tangentes a la dirección de la fuerza eléctrica en una carga de prueba positiva
Las líneas de campo proporcionan una visualización intuitiva de cómo se propaga el campo eléctrico en el espacio alrededor de las cargas.
Aplicaciones de Campos Eléctricos
- Capacitores: Almacenamiento de energía basado en campos eléctricos entre placas
- Cañones de electrones: Utilizados en monitores CRT y dispositivos de rayos X
- Precipitadores electrostáticos: Tecnología de purificación de aire
- Generadores Van de Graaff: Generadores de alto voltaje utilizando campos eléctricos
- Aceleradores de partículas: Uso de campos eléctricos para acelerar partículas cargadas
- Impresoras de inyección de tinta: Cargando y desviando gotitas de tinta
- Pantallas táctiles: Detectando posición del dedo a través de cambios en el campo eléctrico
Preguntas frecuentes
- ¿Cuál es la diferencia entre campo eléctrico y fuerza eléctrica?
- La fuerza eléctrica (F) es el empuje o tirón real sobre una carga, medida en Newtons. El campo eléctrico (E) es la fuerza por unidad de carga (E = F/q), medida en N/C. El campo eléctrico es una propiedad del espacio que nos dice qué fuerza experimentaría una carga allí.
- ¿Por qué el campo eléctrico sigue una ley del cuadrado inverso?
- A medida que te alejas de una carga puntual, el campo eléctrico se propaga sobre un área cada vez más grande. Como el área de una esfera aumenta con el cuadrado de su radio (4πr²), la intensidad del campo disminuye proporcionalmente (1/r²).
- ¿Puede existir un campo eléctrico en el vacío?
- ¡Sí! Los campos eléctricos pueden existir y propagarse a través del vacío. Este es uno de los descubrimientos fundamentales del electromagnetismo: las cargas interactúan a través del campo eléctrico que crean, no a través del contacto directo.
- ¿Qué significa cuando la intensidad del campo eléctrico es cero?
- Cuando la intensidad del campo eléctrico es cero en un punto, no actuaría ninguna fuerza eléctrica sobre una carga de prueba colocada allí. Esto típicamente sucede en puntos entre cargas opuestas iguales, donde sus campos se cancelan.
- ¿Cómo se relaciona el campo eléctrico con el potencial eléctrico?
- El campo eléctrico es el gradiente del potencial eléctrico: E = -dV/dr. En términos simples, el campo apunta del potencial alto al potencial bajo. La intensidad del campo te dice qué tan rápidamente cambia el potencial con la distancia.