Hablemos sobre las líneas de campo eléctrico

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¡Hola estimada comunidad científica de #Hive! Reciban todos un cordial saludo, después de algunos días de ausencia es muy grato para mi estar nuevamente compartiendo una nueva publicación con ustedes. En esta ocasión continuaremos desarrollando el tema de campo eléctrico específicamente hablaremos sobre las líneas de campo eléctrico.

Líneas de Campo Eléctrico (2).png
Imagen realizada con la página web de diseño gráfico y composición de imágenes Canva.

Pues acontece que en ocasiones resulta un poco difícil de comprender con exactitud el concepto de campo eléctrico, esto es porque no podemos visualizar directamente un campo, es por ello que recurrimos a un concepto nuevo, mejor conocido como líneas de campo o también llamadas líneas de fuerza. Dicho concepto fue introducido por Michael Faraday (1791-1867) el cual consideraba la realidad de las líneas de fuerza como alguna posibilidad, pero tiempo después, específicamente entre los años de 1838 y 1952 se convirtió en una convicción.

El concepto de líneas de fuerza viene para ayudarnos a visualizar con mayor exactitud la variación de la dirección de un campo eléctrico. Según Zemansky (2009) “Una línea de campo eléctrico es una recta o curva imaginaria trazada a través de una región del espacio, de modo tal que su tangente en cualquier punto tenga la dirección del vector campo eléctrico en ese punto". Si visualizamos la imagen que se presenta a continuación podemos observar la idea más básica de una línea de fuerza, algo semejante ocurre con el flujo de fluidos. La línea de corriente es una recta o curva cuya tangente en cualquier punto tiene la dirección de la velocidad del fluido. No obstante, la semejanza entre las líneas de campo eléctrico y las de corriente es solo de carácter matemático, ya que nada fluye en un campo eléctrico.

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Ahora bien, supongamos una carga de prueba Qo (positiva) que cae dentro de un campo eléctrico que creado por una carga q, la carga Qo se verá sometida a la acción del campo (atracción o repulsión) describiendo así una trayectoria, ésta nos dará una idea intuitiva de las líneas de fuerza.

Las líneas de campo eléctrico pueden mostrar la dirección de E en cada punto, y su separación nos puede dar una idea general de la magnitud de E. Donde E resulta ser más intenso, entonces se dibujan líneas estrechamente agrupadas; donde E es más débil, las líneas están mas separadas. Al momento en el que trazamos líneas de fuerza debemos tener en cuenta las siguientes características:

1- Cada línea está representada por una flecha, cuya dirección y sentido es el de la fuerza eléctrica que actuaria sobre una carga positiva. En cada punto de la línea la intensidad del campo eléctrico es tangente en ese punto.

2- La líneas de campo nunca se cruzan.

3- Las líneas de campo parten desde las cargas positivas (fuentes) y llegan a las negativas (sumideros).

4- El número de líneas es proporcional al número que entran.

5- Mientras más juntas se encuentren las líneas, más intenso será el campo eléctrico.

6- Cuando las líneas de campo sean paralelas, el valor del campo eléctrico es constante.

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Líneas de campo originadas por cargas puntuales
Fuente

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Líneas de campo originadas por placas cargadas
Fuente

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Líneas de campo alrededor de dos cargas (positiva y negativa)
Fuente


¿Cómo podemos visualizar experimentalmente las líneas de campo eléctrico?


Una manera sencilla en el que podemos visualizar líneas de campo eléctrico es haciendo uso de una fuente de energía, dos electrodos paralelos, una cubeta plástica, pinzas para sujetar, cables de conexión, aceite de ricino y semillas de ajonjolí.

En la cubeta plástica colocamos los electrodos para sujetarlos bien utilizamos las pinzas. Podemos combinar los electrodos conectando uno de manera positivo y otro negativo, luego incorporamos el aceite y después de manera aleatoria las semillas de ajonjolí.

Al momento de suministrar la corriente se puede observar como las semillas de ajonjolí se comienzan a organizar desde el electrodo positivo hacia afuera. Como las cargas son de signos opuestos, también se puede visualizar la atracción entre las semillas, de esta manera pudiendo demostrarse la teoría de las cargas diferentes, así como también poder ver las líneas de campo eléctrico.

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Imágenes de mi propiedad tomadas en el año 2011

Cabe destacar que este experimento es ideal para demostrar la formación de líneas de campo eléctrico de manera cualitativo, el mismo carece de cálculos matemáticos, se centra en la observación. Es ideal para realizar en casa o en clases de dominio conceptual.

Ya para despedirme espero que el tema sea del agrado de los lectores y deseo ver en los comentarios sus opiniones y aportes significativos que ayuden a la ampliación del tema y que genere un debate crítico y enriquecedor para la satisfactoria divulgación del conocimiento científico.


Referencias

Figuera, J. (2009). Física, Texto y problemario. Caracas: Ediciones CO-BO.

Sánchez, E. (2005). Física. Caracas: Ediciones CO-BO.

Zemansky, S. (2009). Física Universitaria Volumen II. México: Pearson Educación.


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