Un campo eléctrico (a veces campo E [1] ) es el campo físico que rodea las partículas cargadas eléctricamente y ejerce fuerza sobre todas las demás partículas cargadas en el campo, ya sea atrayéndolas o repeliéndolas. [2] También se refiere al campo físico de un sistema de partículas cargadas. [3] Los campos eléctricos se originan a partir de cargas eléctricas o de campos magnéticos variables en el tiempo . Los campos eléctricos y los campos magnéticos son manifestaciones de la fuerza electromagnética , una de las cuatro fuerzas fundamentales (o interacciones) de la naturaleza.
Los campos eléctricos son importantes en muchas áreas de la física y se explotan prácticamente en la tecnología eléctrica. En física y química atómicas , por ejemplo, el campo eléctrico es la fuerza de atracción que mantiene el núcleo atómico y los electrones juntos en los átomos. También es la fuerza responsable de los enlaces químicos entre los átomos que dan lugar a moléculas .
El campo eléctrico se define matemáticamente como un campo vectorial que asocia a cada punto del espacio la fuerza (electrostática o de Coulomb ) por unidad de carga ejercida sobre una carga de prueba positiva infinitesimal en reposo en ese punto. [4] [5] [6] Las unidades SI derivadas para el campo eléctrico son voltios por metro (V / m), exactamente equivalentes a newtons por culombio (N / C). [7]
El campo eléctrico se define en cada punto del espacio como la fuerza (por unidad de carga) que experimentaría una carga de prueba positiva muy pequeña si se mantuviera en ese punto. [8] : 469–70 Como el campo eléctrico se define en términos de fuerza , y la fuerza es un vector (es decir, que tiene tanto magnitud como dirección ), se deduce que un campo eléctrico es un campo vectorial . [8] : 469–70 Los campos vectoriales de esta forma a veces se denominan campos de fuerza . El campo eléctrico actúa entre dos cargas de manera similar a como lo hace el campo gravitacional.actúa entre dos masas , ya que ambas obedecen a una ley del cuadrado inverso con la distancia. [9] Esta es la base de la ley de Coulomb , que establece que, para cargas estacionarias, el campo eléctrico varía con la carga de la fuente y varía inversamente con el cuadrado de la distancia desde la fuente. Esto significa que si la carga de la fuente se duplicara, el campo eléctrico se duplicaría, y si se aleja el doble de la fuente, el campo en ese punto sería solo una cuarta parte de su fuerza original.
El campo eléctrico se puede visualizar con un conjunto de líneas cuya dirección en cada punto es la misma que la del campo, un concepto introducido por Michael Faraday , [10] cuyo término ' líneas de fuerza ' todavía se usa a veces. Esta ilustración tiene la útil propiedad de que la fuerza del campo es proporcional a la densidad de las líneas. [11] Las líneas de campo son los caminos que seguiría una carga puntual positiva cuando se ve obligada a moverse dentro del campo, similar a las trayectoriasque siguen las masas dentro de un campo gravitacional. Las líneas de campo debidas a cargas estacionarias tienen varias propiedades importantes, que incluyen que siempre se originan a partir de cargas positivas y terminan en cargas negativas, entran en todos los conductores buenos en ángulos rectos y nunca se cruzan ni se cierran sobre sí mismas. [8] : 479 Las líneas de campo son un concepto representativo; el campo en realidad impregna todo el espacio intermedio entre las líneas. Se pueden dibujar más o menos líneas dependiendo de la precisión con la que se desee representar el campo. [10] El estudio de los campos eléctricos creados por cargas estacionarias se llama electrostática .