¿Qué es el campo eléctrico y por qué un globo frotado atrae trocitos de papel sin tocarlos? Es la influencia que toda carga crea en el espacio que la rodea. Aprenderás a reconocerlo, calcular su intensidad y dibujar sus líneas.
Qué es el campo eléctrico
El campo eléctrico es la región del espacio donde una carga eléctrica sufre una fuerza debida a otras cargas. Para detectarlo, colocas en un punto una carga de prueba, pequeña y positiva: si aparece una fuerza sobre ella, allí hay campo.
Su característica más importante es la intensidad del campo eléctrico (E): la fuerza que recibe cada culombio de carga de prueba.
F es la fuerza en newtons (N), q es la carga de prueba en culombios (C) y E se mide en N/C. Despejando, F = E · q.
La dirección del campo es la de la fuerza sobre una carga positiva: sale de las cargas positivas y entra en las negativas.
Líneas de campo eléctrico
Las líneas de campo dibujan esa dirección: salen de las cargas positivas, llegan a las negativas y nunca se cruzan, porque en cada punto el campo tiene una sola dirección. Donde están más juntas, el campo es más intenso.
Campo eléctrico y fuerza eléctrica
No son lo mismo:
| Campo eléctrico | Fuerza eléctrica | |
| Qué describe | El espacio alrededor de las cargas | Lo que siente una carga concreta |
| Depende de la carga de prueba | No | Sí |
| Unidad | N/C | N |
Ejemplos claros
- Carga positiva aislada: las líneas salen en todas direcciones, como radios. Cerca de la carga están más juntas: allí el campo es más intenso.
- Una carga positiva y otra negativa: las líneas curvas van de la positiva a la negativa, y el campo apunta en ese sentido.
- Dos placas paralelas con cargas opuestas: entre ellas las líneas son rectas y paralelas: el campo es casi igual en los puntos centrales.
Ejemplo resuelto. Una carga de prueba de 2·10⁻⁶ C sufre una fuerza de 0,004 N. ¿Cuánto vale el campo?
Paso 1. Datos: F = 0,004 N y q = 2·10⁻⁶ C.
Paso 2. Fórmula y sustitución:
Resultado: 2000 N/C.
Error frecuente
Error: creer que el campo cambia al cambiar la carga de prueba. Si duplicas q, la fuerza también se duplica y F/q no varía. La carga de prueba solo detecta un campo que ya existía.
Comprueba lo aprendido
- Una carga de prueba de 3·10⁻⁶ C recibe una fuerza de 0,012 N en un punto. Calcula la intensidad del campo eléctrico en ese punto.
- Clasifica cada descripción como «campo eléctrico» o «fuerza eléctrica»: a) 3000 N/C en un punto del espacio. b) 0,02 N sobre una carga concreta. c) La región alrededor de un globo cargado donde otras cargas sufren fuerzas.
- Dibuja las líneas de campo eléctrico de una carga negativa aislada e indica hacia dónde apuntan.
Ver respuestas
1.
Se aplica E = F/q: E = F / q = 0,012 N / (3 × 10⁻⁶ C) = 4000 N/C2.
a) Campo eléctrico (se mide en N/C).b) Fuerza eléctrica (se mide en N). c) Campo eléctrico (describe la región, no una carga concreta).3.
Las líneas llegan desde todas las direcciones hacia la carga, como radios que convergen en ella, porque el campo entra en las cargas negativas. Resultado: 4000 N/C.Predice antes de explorar: pon a prueba tu intuición sobre el campo eléctrico
Antes de colocar tu primera carga en el simulador, detente un momento y haz una predicción:
- ¿Hacia dónde apuntarán los vectores del campo alrededor de una carga positiva?
- ¿Y si la carga es negativa?
Si pones dos cargas iguales y opuestas:
- ¿En qué zona crees que el campo será más intenso?
- ¿Existirá algún punto donde el campo se anule?
Anota tus respuestas, o dibuja un boceto rápido de las líneas de campo, y solo después ingresa al simulador para comprobarlas.
Compara lo que imaginaste con lo que ves: los vectores, las líneas de campo y el mapa de calor del potencial te mostrarán de inmediato si tu intuición acertó o si hay algo por ajustar. Ese desajuste entre lo que esperabas y lo que ocurre es justo donde ocurre el aprendizaje, porque te obliga a revisar tus ideas y a entender el porqué detrás de cada resultado.
Para ir más allá, usa el medidor de voltaje y la captura de datos: predice el valor del potencial en un punto, mídelo y calcula tu margen de error.
A continuación, el simulador de AulaQuest, pensado para ti. Aquí no hay respuestas equivocadas, solo preguntas que te llevan más lejos. Cada carga que coloques cambia el universo que tienes en pantalla, y cada error te acerca a entender cómo funciona la naturaleza. Hoy no vas a memorizar una fórmula: vas a ver el campo eléctrico nacer, curvarse y cobrar sentido bajo tus propias manos. ¿Listo para explorar?
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1. ¿Cuál es la mejor definición de campo eléctrico?
2. Las líneas de campo de una carga están muy juntas en una zona. ¿Qué indica eso?
3. Entre dos placas paralelas con cargas opuestas, ¿cómo son las líneas de campo?
4. Colocas una carga de prueba positiva junto a una carga positiva. ¿Qué le ocurre?
5. ¿Qué unidad se usa para la intensidad del campo eléctrico?
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Resumen final
- El campo eléctrico es la región donde una carga nota una fuerza; su intensidad es E = F/q, en N/C.
- Las líneas de campo salen de las positivas, entran en las negativas y, cuanto más juntas, más intenso es el campo.
- La carga de prueba detecta el campo, pero no determina su valor.
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Preguntas frecuentes
Ambos describen cómo un objeto influye en el espacio que lo rodea. El campo eléctrico actúa sobre cargas eléctricas y puede atraer o repeler, mientras que el campo gravitatorio actúa sobre masas y solo atrae. Además, las cargas pueden ser positivas o negativas, pero la masa siempre es positiva.
No se ve directamente, porque el campo no es un objeto. Lo detectas por sus efectos, como la fuerza sobre una carga de prueba. Las líneas de campo son un dibujo para representarlo, y en un simulador puedes observar cómo cambian al mover las cargas.
La fuerza sobre una carga negativa tiene sentido contrario al campo. Si el campo apunta hacia la derecha, una carga negativa es empujada hacia la izquierda. Una carga positiva, en cambio, siente una fuerza en el mismo sentido que el campo.
Actividades
- Escribe qué es una carga de prueba y para qué sirve.
- Indica verdadero o falso y corrige las falsas: a) las líneas de campo pueden cruzarse; b) las líneas salen de las cargas positivas; c) entre dos cargas opuestas las líneas van de la positiva a la negativa.
- Dibuja las líneas de campo entre una carga positiva y una negativa y señala dónde crees que el campo es más intenso.
- Calcula la intensidad del campo si una carga de prueba de 5·10⁻⁶ C recibe una fuerza de 0,015 N.
- En un punto el campo vale 500 N/C. ¿Qué fuerza recibe allí una carga de prueba de 4·10⁻⁶ C?
- Ordena de menor a mayor intensidad de campo tres puntos donde una carga de prueba de 1·10⁻⁶ C recibe 0,004 N, 0,001 N y 0,002 N, respectivamente.
- Justifica por qué la carga de prueba debe ser pequeña y positiva.
- Razona por qué las líneas de campo eléctrico nunca se cruzan.
- Describe cómo explica el campo eléctrico que un globo frotado atraiga trocitos de papel.
- Corrige el error: Marta calcula la intensidad de un campo con F = 0,006 N y q = 3·10⁻⁶ C y obtiene E = 0,006 · 3·10⁻⁶ = 1,8·10⁻⁸ N/C.
Respuestas
Clica
- Es una carga pequeña y positiva que detecta el campo: si sobre ella aparece una fuerza, en ese punto hay campo.
- a) Falso: nunca se cruzan, porque en cada punto el campo tiene una sola dirección. b) Verdadero. c) Verdadero.
- Las líneas salen de la positiva y llegan a la negativa. El campo es más intenso donde están más juntas, cerca de las cargas.
- E = F / q = 0,015 N / (5 × 10⁻⁶ C) = 3000 N/C
- F = E × q = 500 N/C × 4 × 10⁻⁶ C = 0,002 N
- Con E = F / q resultan 4000, 1000 y 2000 N/C. De menor a mayor: el segundo punto (1000 N/C), el tercero (2000 N/C) y el primero (4000 N/C).
- Positiva, para que la fuerza indique la dirección del campo por convenio. Pequeña, para no alterar el campo que se quiere medir.
- En el punto de cruce el campo tendría dos direcciones a la vez, y en cada punto solo hay una posible.
- El globo cargado crea un campo eléctrico que actúa sobre las cargas del papel y produce una fuerza que lo acerca.
- Marta multiplicó, pero la intensidad es fuerza entre carga:
E = F / q = 0,006 N / (3 × 10⁻⁶ C) = 2000 N/C
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