Un campo eléctrico é algo creado por unha carga eléctrica e afecta o espazo arredor desa carga eléctrica, onde a influencia do campo eléctrico só a senten outras cargas eléctricas. Cando outra carga eléctrica está no campo eléctrico creado por unha carga eléctrica, a outra carga eléctrica sente a influencia en forma de forza eléctrica.
A definición de campo eléctrico, tal e como se explica no artigo sobre campos eléctricos, pódese entender mentalmente, pero tamén se pode imaxinar mentalmente. Para visualizar un campo eléctrico, preséntanse liñas de campo eléctrico. As liñas de campo eléctrico son un conxunto de liñas debuxadas arredor dunha carga eléctrica para indicar a súa presenza. Dado que pretenden demostrar a presenza dun campo eléctrico, existe unha relación entre estas liñas e o campo eléctrico. Noutras palabras, a magnitude e a dirección dun campo eléctrico pódense explicar mediante un diagrama de liñas de campo eléctrico.
A seguinte é a relación entre a dirección e a intensidade do campo eléctrico e as liñas do campo eléctrico:
Primeiro, a dirección do campo eléctrico é afastarse dunha carga positiva e dirixirse cara a unha carga negativa. Polo tanto, a dirección das liñas de campo eléctrico tamén é afastarse da carga positiva e dirixirse cara á carga negativa. Se unha carga positiva está preto dunha carga negativa, as liñas de campo eléctrico represéntanse estendéndose desde a carga positiva cara á carga negativa. Pola contra, se unha carga positiva está preto dunha carga negativa, as liñas de campo eléctrico represéntanse estendéndose desde cada carga positiva e afastándose unhas das outras.
En segundo lugar , a intensidade do campo eléctrico represéntase pola distancia entre as liñas do campo eléctrico. Canto máis próxima sexa a distancia entre as liñas do campo eléctrico, maior será a intensidade do campo eléctrico, e canto máis longa sexa a distancia entre as liñas do campo eléctrico, menor será a intensidade do campo eléctrico.
Por que canto máis próximas estean as liñas, máis forte será o campo eléctrico? Para comprender isto, considere a seguinte explicación. Supoñamos que unha carga positiva está no centro dunha esfera e as liñas do campo eléctrico irradian cara a fóra en varias direccións, penetrando na superficie da esfera. Se o número de liñas do campo eléctrico é N e a área da superficie da esfera é 4πr2 entón o número de liñas por unidade de área ou a densidade de liñas é N/4πr2Baseándose nesta fórmula, para o mesmo N, se r é menor, a distancia entre as liñas é máis próxima e se r é maior, a distancia entre as liñas é maior. A fórmula para a intensidade do campo eléctrico é E = kq/r2 tamén demostra que a intensidade do campo eléctrico é inversamente proporcional ao cadrado da distancia. Canto menor sexa r, maior será a intensidade do campo eléctrico, e canto maior sexa r, menor será a intensidade do campo eléctrico.
Baseándose na revisión anterior, pódese concluír que se r é menor (máis preto da carga), a intensidade do campo eléctrico é maior e a distancia entre as liñas tamén é máis curta. Pola contra, se r é maior (máis lonxe da carga), a intensidade do campo eléctrico é menor e a distancia entre as liñas tamén é maior.
En terceiro lugar , o número de liñas de campo eléctrico é proporcional á intensidade do campo eléctrico. Cantas máis liñas de campo eléctrico, maior será a intensidade do campo eléctrico. Cantas menos liñas de campo eléctrico, menor será a intensidade do campo eléctrico.
Exemplo de problemas
1. Preguntas do exame nacional de física da SMA 2012/2013 SA 55 n.º 28
Da seguinte imaxe de carga, que mostra as liñas de forza en dúas cargas próximas é...
Discusión
As liñas de campo eléctrico, ou liñas de forza, debuxanse desde unha carga positiva cara a unha carga negativa. Se unha carga positiva e unha negativa se colocan xuntas, as liñas de forza aparecerán como na resposta A.
A resposta correcta é A.
2. Preguntas do exame nacional de física da SMA 2012/2013 SA 60 n.º 28
Dúas cargas eléctricas acércanse nunha liña de conexión, o que resulta en liñas de campo eléctrico. A imaxe correcta é…
Discusión
A resposta correcta é D.
3. Preguntas do exame nacional de física da SMA 2012/2013 SA 65 n.º 28
As liñas de forza correctas entre dúas cargas son…
Discusión
A resposta correcta é D.
