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 está
dirigido radialmente hacia fuera de una carga positiva y radialmente hacia el
interior de una carga puntual negativa.
Un campo eléctrico no se puede ver, pero la fuerza que ejerce
sobre objetos cargados permite detectar su presencia y medir su intensidad.
El campo eléctrico de las cargas se puede representar
gráficamente mediante líneas de fuerza.
Las líneas de fuerzas van siempre de las cargas positivas a
las cargas negativas las líneas son uniformes y continuas con origen en las
cargas positivas y final en las cargas negativas.
Las líneas de fuerzas pueden
cruzarse si estas se cortaran significaría que en dicho punto el campo
eléctrico poseen dos direcciones distintas pero a cada punto solo le
corresponde un valor único de intensidad de campo.
Para Calcular la intensidad del campo eléctrico producido por
una carga eléctrica, se emplea una carga positiva llamada Carga de Prueba.
Matemáticamente se expresa de la siguiente manera:
Donde:
E = Intensidad del campo eléctrico (N / C)
F = Fuerza que recibe la carga de prueba (N)
q = Valor de la carga de prueba (C)
Ahora bien, si deseamos calcular el campo eléctrico a una
determinada distancia del centro de una carga eléctrica, utilizamos la
siguiente expresión matemática:
Donde:
E = Intensidad del campo eléctrico (N / C)
K = Constante de proporcionalidad = 9x109 Nm2/C2 q =
Valor de la carga (C)
r = Distancia desde un punto hacia el centro de la carga (m)
Cuando tenemos varias cargas eléctricas alrededor de un punto
y se desea conocer la intensidad del campo eléctrico en dicho punto, la
resultante será la suma vectorial de cada uno de las cargas.
Electrodinámica
La electrodinámica es la parte de la electricidad que estudia
las cargas eléctricas en movimiento.
Comenzaremos definiendo a la corriente eléctrica como el
movimiento de las cargas negativas a través de un conductor, originada por el
movimiento o flujo electrónico, debido a la existencia de una diferencia de potencial
que permite que los electrones circulen de una terminal negativa a una positiva.
El flujo de electrones
se presenta en los metales, los líquidos llamados eléctrolitos y los gases.
Existen dos tipos de corriente eléctrica: La continua (CC) que
obtenemos de pilas, baterías, lámparas de mano, etc. El otro tipo es la
corriente alterna (CA) y es la que utilizamos en nuestros aparatos
electrodomésticos y se obtiene a partir de plantas generadoras de corriente
eléctrica.
La intensidad de la corriente eléctrica es la cantidad de
carga eléctrica que pasa por cada sección de un conductor en un segundo.
Expresada matemáticamente tenemos:
Donde:
I = Intensidad de la corriente eléctrica en Ampere = A = C/s
q = Carga eléctrica que pasa por la sección transversal del conductor
(C)
t = Tiempo que tarda en pasar la carga (s)
Resistencia eléctrica
La resistencia eléctrica es la oposición que ofrece un
material al paso de los electrones de la Corrientes eléctrica.
Factores que influyen en la resistencia de los conductores:
- La naturaleza Del conductor: La Plata tiene menor resistencia que el hierro para que circule la corriente.
- Longitud de conductor: a mayor longitud mayor Resistencia.
- Selección o área transversal: a mayor área menor resistencia.
- La temperatura: en los metales su Resistencia aumenta proporcionalmente a su temperatura.
La unidad de Resistencia eléctrica en el SI es el ohm (Ω). Si
deseamos conocer la resistencia de un alambre conductor a una determinada
temperatura (0°C).
Utilizamos la siguiente formula:
Donde:
R= Resistencia del conductor (Ω)
P= Resistividad del material de que esta hecho el conductor a
0°C (Ωm)
L= longitud del conductor (m)
A= Área de la sección transversal de conductor (m2)
Para calcular la Resistencia de un conductor a cierta
temperatura t, si conocemos su resistencia a una temperatura de 0°C.
Utilizamos la siguiente expresión:
Donde:
Rt = Resistencia del conductor a una temperatura t
(Ω)
Ro = Resistencia de conductor a 0°C (Ω)
α = Coeficiente de temperatura de la resistencia del material
conductor (°C-1)
t = Temperatura del conductor (°C)
Ley de
Ohm
El físico y profesor alemán George Simón Ohm enuncio la
siguiente ley en 1817 “ La intensidad de la corriente eléctrica que pasa por un
conductor en un circuito es directamente proporcional a la diferencia de
potencial aplicado a sus extremos e inversamente proporcional a la resistencia
del conductor”.
Matemáticamente se expresa:
V = Diferencia de potencial o voltaje aplicado a los extremos
del conductor (V)
R = Resistencia del conductor (Ω)
I = Intensidad de la corriente que circula por el conductor (A)
