Campo Eléctrico

El campo eléctrico se define como la fuerza eléctrica por unidad de carga. La dirección del campo se toma como la dirección de la fuerza que ejercería sobre una carga positiva de prueba. El campo eléctrico esta dirigido radialmente hacia fuera de una carga positiva y radialmente hacia el interior de una carga puntual negativa.

Campo Eléctrico de una Carga Puntual

El campo eléctrico de una carga puntual se puede obtener de la ley de Coulomb: El campo eléctrico está dirigido radialmente hacia fuera de una carga puntual en todas las direcciones. Los círculos representan superficies equipotenciales esféricas.

El campo eléctrico de cualquier número de cargas puntuales, se puede obtener por la suma vectorial de los campos individuales. Un campo dirigido hacia fuera se toma como positivo; el campo de carga negativa está dirigido hacia el interior de la carga.

Esta expresión de campo eléctrico se puede obtener también, aplicando la ley de Gauss.

Constantes Eléctrica y Magnética

Se usan normalmente tres constantes en las ecuaciones que describen los campos eléctrico y magnético y su propagación. Una es la velocidad de la luz c, y las otras dos son la permitividad eléctrica del vacio ε₀ y la permeabilidad magnética del vacio, μ₀. La permeabilidad magnética del vacio se considera que tiene el siguiente valor exacto

Ver también Permeabilidad Relativa

Con la permeabilidad magnética establecida, la permitividad eléctrica toma el valor dado en la fórmula

Esto da un valor de la permitividad del vacio de

Estas expresiones contienen las unidades F para Faraday, la unidad de capacidad, y C para culombio, la unidad de carga eléctrica.

En presencia de un medio polarizable o magnético, las constantes efectivas tendrán valores diferentes. En el caso de un medio polarizable llamado un dieléctrico, se establece una permitividad relativa (constante comparativa) o una constante dieléctrica. En el caso del medio magnético se puede establecer la permeabilidad relativa.

Conexiones Físicas de la Permitividad Eléctrica y la Permeabilidad Magnética

Las expresiones para los campos eléctrico y magnético en el vacío , contienen la permitividad eléctrica ε₀ y la permeabilidad magnética μ₀ del vacío. Como se indicó en la sección sobre las constantes eléctrica y magnética, estas dos cantidades no son independientes sino que están relacionadas con "c", la velocidad de la luz y otras ondas electromagnéticas.

La permitividad eléctrica está conectada con la energía almacenada en un campo eléctrico. Está relacionada en la expresión de la capacidad porque afecta a la cantidad de carga que se debe almacenar en un condensador para alcanzar un determinada campo eléctrico neto. En presencia de un medio polarizable, toma mas cargas para alcanzar un determinado campo eléctrico neto. El efecto del medio se establece a menudo en términos de permitividad relativa.

La permeabilidad magnética está conectada con la energía almacenada en un campo magnético. Está relacionada en la expresión de la inductancia porque en presencia de un medio magnetizable, se puede almacenar una mayor cantidad de energía en el campo magnético para una determinada corriente en la bobina. El efecto del medio se establece a menudo en términos de permeabilidad relativa.