Campo y potencial eléctrico

Campo eléctrico. Una carga eléctrica $Q$ modifica las propiedades del espacio que la rodea, de modo que cualquier otra carga $q'$ que se coloque en esa región experimenta una fuerza eléctrica. Esa región del espacio, con la propiedad que le da la carga, es el campo eléctrico creado por $Q$. La interacción ya no se ve como una acción a distancia: $Q$ crea el campo y el campo actúa sobre $q'$.

Se representa con líneas de campo, tangentes en cada punto al vector campo: salen de las cargas positivas (fuentes) y entran en las negativas (sumideros), y están más juntas donde el campo es más intenso.

Intensidad de campo eléctrico. Es la fuerza que el campo ejerce sobre la unidad de carga positiva colocada en ese punto:$$\vec E = \frac{\vec F}{q'}$$

• Es una magnitud vectorial: tiene la dirección de la fuerza sobre una carga positiva. Sobre una carga negativa la fuerza va en sentido contrario a $\vec E$.
• Su unidad en el SI es el newton por culombio ($\text{N/C}$), que equivale al voltio por metro ($\text{V/m}$).
• Conocido el campo, la fuerza sobre cualquier carga es $\vec F = q'\,\vec E$.

Para una carga puntual $Q$, combinando con la ley de Coulomb:$$\vec E = K\,\frac{Q}{r^2}\,\vec u_r$$donde $K = 9\cdot 10^{9}\ \text{N}\,\text{m}^2/\text{C}^2$ (en el vacío), $r$ es la distancia de $Q$ al punto (en m) y $\vec u_r$ el vector unitario que va de $Q$ hacia el punto. Si $Q > 0$ el campo apunta hacia fuera (se aleja de la carga); si $Q < 0$, hacia la carga.

Con varias cargas, el campo en un punto es la suma vectorial de los campos que crea cada una (principio de superposición).