¿Qué son las líneas de campo eléctrico: propiedades y su representación?

El concepto de Electric Field Lines fue introducido por Michael Faraday, nació el 22 de septiembre de 1791 en Londres y murió el 25 de agosto de 1867 en Hampton Court Palace, Molesey. En muchas áreas de la física, los campos eléctricos son importantes y en la tecnología eléctrica estos campos se explotan prácticamente. La fuerza de atracción entre los electrones y el núcleo atómico, los campos eléctricos son los responsables. La unidad SI de intensidad de la señal del campo eléctrico es v / m (voltios por metro) y por los campos magnéticos variables en el tiempo o por el cargas eléctricas, se crean los campos eléctricos. Se discute la breve explicación de las líneas de campo eléctricas y la representación de las líneas de campo.

¿Qué son las líneas de campo eléctrico?

Definición: Una línea de campo eléctrico se define como una región en la que una carga eléctrica experimenta una fuerza. Los objetos cargados pueden ser positivos o negativos, las cargas opuestas se atraen entre sí y las cargas similares se repelen. Las líneas de campo son representaciones visuales del campo eléctrico creado por una sola carga o un grupo de cargas y se abrevia como campo E. Este es un concepto tridimensional y, por lo tanto, no puede visualizarse con gran exactitud en un plano. La letra E representa el vector de campo eléctrico y es tangente a la línea de campo en cada punto. La dirección de estas líneas es la misma que la dirección del vector de campo eléctrico.

Intensidad del campo eléctrico debido a la carga puntual y al grupo de carga

La intensidad del campo eléctrico debida a cargas puntuales se puede obtener utilizando la ley de Coulomb. La intensidad del campo eléctrico debido a la carga puntual se muestra en la siguiente figura.

intensidad-del-campo-eléctrico-debido-a-carga-puntual

Según la ley de coulomb, la fuerza 'F' se expresa como

F = q * q₀/ 4Πε₀r²r ̂ ……………………… eq (1)

La intensidad del campo eléctrico debido a una carga puntual se expresa como.

E = F / q₀r ̂ ……………………. eq (2)

Sustituir la ecuación (1) en la ecuación (2) obtendrá la expresión de la intensidad del campo eléctrico junto con la carga puntual y la prueba de carga

E = q * q₀/ 4Πε₀r²*1/q_{0 r ̂}

E = q / 4Πε₀r²r ̂ ……………… eq (3)

Donde r ̂ es el vector unitario

Una ecuación (3) es la intensidad del campo eléctrico debido a la carga puntual junto con la carga puntual y la carga de prueba. La intensidad del campo eléctrico debido al grupo de cargas se muestra en la siguiente figura.

intensidad-del-campo-eléctrico-debida-a-grupo-de-cargas

Donde q _1,q_2,q_3,q_4,q_5,q₆………. q _norte son los cargos y r_1,r_2,r_3,r_4,r_5,r₆………. r_norte son las distancias.

La intensidad del campo eléctrico debido al grupo de cargas en el punto p viene dada por

E = E₁+ E₂+ E₃+ E₄+ ……… + E_norte……………………. eq (4)

Como sabemos que la intensidad del campo eléctrico debido a la carga puntual se expresa en la ecuación anterior (3), de manera similar

ES₁=q­₁/ 4Πε₀r₁²r ̂₁

ES₂=q­₂/ 4Πε₀r₂²r ̂₂

ES3=q­₃/ 4Πε₀r₃²r ̂₃…………ESnorte=q­_norte/ 4Πε₀r_norte²r ̂_norte

Sustituir E_1,ES_2,ES_3,ES_4,………ES_norte los valores en la ecuación (4) obtendrán

E = q₁/ 4Πε₀r₁²r ̂₁+q­₂/ 4Πε₀r₂²r ̂₂+q­₃/ 4Πε₀r₃²r ̂3+………..+q­norte/ 4Πε₀r_norte²r ̂_norte

E = 1 / 4Πε₀[q­₁/ r₁²r ̂₁+q­₂/ r₂²r ̂₂+q­₃/ r₃²r₃̂+………..+q­_norte/ r_norte²r ̂_norte] …………………………. eq (5)

Una ecuación (5) es la intensidad del campo eléctrico debido al grupo de cargas

Representación de líneas de campo

Para q> 0: Cuando q es mayor que cero (q> 0), la carga es positiva y las líneas de campo son radialmente hacia afuera. Las líneas de campo para q> 0 se muestran en la siguiente figura.

campo-eléctrico-línea-para-carga-mayor-que-cero

Para q<0: Cuando q es menor que cero (q<0), the charge is negative and the field lines are radially inward. The field lines for q<0 are shown in the below figure.

para-q-menos-que-cero

A diferencia de las cargas o dipolo: La representación de líneas de campo para cargos diferentes o dipolo se muestra en la siguiente figura.

líneas-de-campo-eléctrico-para-cargas-diferentes

Por cargos similares

Si | q1 | = | q2 |: Si carga q₁yq₂son iguales, el punto neutro y la intensidad del campo es cero para cargas similares y está en el centro de q₁yq₂cargos.

carga-q1-es-igual-a-q2

Si | q1 |> | q2 |: Si carga q₁es mayor que q₂, el punto neutro 'p' se desplaza hacia la carga q₂de menor magnitud.

Campo eléctrico uniforme: En el campo eléctrico uniforme, las líneas de campo parten de la carga positiva y pasan a la carga negativa. Las líneas de campo son equidistantes y las líneas son paralelas en el campo eléctrico uniforme.

campo eléctrico uniforme

Propiedades

Las propiedades de las líneas de campo eléctrico son

• Las líneas de campo comienzan con carga positiva y terminan en carga negativa.
• Las líneas de campo son continuas
• Las líneas de campo nunca se cruzan (Razón: si se cruzan entre sí, habrá dos direcciones de un campo eléctrico en el punto que no es posible)
• En la región del campo eléctrico fuerte, las líneas están muy cerca unas de otras, mientras que en la región del campo eléctrico débil las líneas están lejos.
• En la región de la línea de campo eléctrico uniforme, hay líneas paralelas equidistantes
• Las líneas de campo son siempre normales a la superficie del conductor.

Reglas para dibujar líneas de campo eléctrico

Las reglas para dibujar líneas de campo son

• Para un grupo dado de cargas puntuales, las líneas de campo siempre se originan a partir de una carga positiva y terminan en una carga negativa. En caso de que haya un exceso de carga, algunas líneas comenzarán o terminarán indefinidamente.
  Por ejemplo, en la figura q anterior₁es mayor que q₂. Las líneas se originan en q₂, así que carga q₂es positivo y en la carga q₁algunas líneas vienen de infinitamente lejanas.
• El número de líneas dibujadas que terminan con una carga negativa o que dejan una carga positiva es proporcional a la magnitud de la carga.
  Por lo tanto, cuanto mayor sea la carga, más líneas saldrán de ella si es una carga positiva o terminarán en ella si es una carga negativa.
• Las líneas de campo nunca se cruzan

Preguntas frecuentes

1). ¿Cuáles son los tipos de líneas de campo eléctrico?

El campo eléctrico uniforme y el campo eléctrico no uniforme son los dos tipos de líneas de campo eléctrico. Se dice que la línea de campo es un campo eléctrico uniforme cuando el campo eléctrico es constante y se dice que es un campo eléctrico no uniforme cuando el campo es irregular en todos los puntos.

2). ¿Cómo se hace un campo eléctrico?

Por las cargas estacionarias, se produce el campo eléctrico, y por las cargas en movimiento se produce el campo magnético.

3). ¿Cómo se produce el campo eléctrico?

El campo eléctrico es producido por partículas cargadas. En la dirección del campo, las cargas positivas se aceleran y en la dirección opuesta del campo, las partículas cargadas negativamente se aceleran.

4). ¿Qué es la intensidad del campo eléctrico debido a cargas puntuales?

La intensidad del campo eléctrico debido a la carga puntual junto con la carga puntual y la carga de prueba se expresa como

E = q / 4Πε₀r²r ̂

Donde E es la intensidad del campo eléctrico, r ̂ es el vector unitario yq es la carga.

5). ¿Cómo indican las líneas de campo eléctrico la fuerza del campo?

La fuerza de las líneas de campo eléctrico depende de la carga de la fuente y el campo eléctrico es fuerte cuando las líneas de campo están muy juntas.

En este articulo, campo eléctrico Se discuten la intensidad debida a la carga puntual y el grupo de carga, la representación de las líneas de campo, las propiedades de las líneas de campo y las reglas para dibujar líneas de campo eléctrico. Aquí hay una pregunta para usted, ¿qué es una carga de prueba y una carga puntual en un campo eléctrico?