|
|
REPRESENTACIÓN DE CAMPOS ELÉCTRICOS, MAGNÉTICOS Y GRAVITATORIOS |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
El
concepto de
campo
que planteó
Faraday
es uno de los más fructíferos de la historia de
la física al permitir una interpretación de las fuerzas eléctricas, las fuerzas magnéticas y las fuerzas gravitatorias
como
manifestaciones
de las acciones que
el
campo ejerce sobre los objetos. |
|
|
|
|
|
|
|
La animación adjunta
reproduce parte del procedimiento que se ha de seguir para
representar el campo electrostático creado por una carga puntual Q o,
también,
por una esfera conductora con esa misma carga. Comenzamos
colocando en varios puntos alrededor de la
carga, Q, otra carga, q, a la que llamamos
carga testigo o carga de prueba. La carga que produce el
campo, Q, ejerce en cada lugar una determinada
fuerza eléctrica, Fe sobre esa carga testigo,
q (positiva por definición).
La intensidad del campo electrostático en cada punto, E,
se define como el
cociente entre la fuerza ejercida sobre la carga testigo
colocada ahí y el valor de dicha carga de prueba. El campo, E,
se representa dibujando un vector de la misma
orientación que tiene la fuerza que sufre la carga
testigo ahí y de una longitud proporcional al valor de su
intensidad, E.
Clic
aquí para descargar esta animación [Si no lo
tienes instala
Modellus 2.5 (32 bits) o
Modellus 3
(64 bits)] |
|
|
|
|
|
|
Siguiendo este
procedimiento podemos llenar el espacio circundante a la carga
Q
de vectores que indican el campo que esa carga produce y la totalidad de tales
vectores representa al campo electrostático en esa región. |
|
|
A partir
de este concepto,
líneas de fuerza del campo se trazan dibujando
líneas tangentes a los vectores que lo representan.
En este caso, son líneas abiertas, que forman un haz
centrado en la carga que lo crea. Si dicha carga es
positiva (como en el dibujo adjunto), la líneas "nacen"
de ella y se dirigen hacia el infinito. Si la carga
productora del campo es negativa, las líneas vienen
desde el infinito para "morir" en ella. La
representación de las líneas de fuerza de un campo
también proporciona información de cómo es su
intensidad, E, en cada lugar, puesto que es más intenso
en las regiones donde se aprietan las líneas de fuerza (aumenta
la densidad de las líneas de fuerza) y más débil donde las
líneas de fuerza quedan más separadas. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Un campo
(eléctrico, magnético o gravitatorio) puede ser
producido
por varios
agentes (varias cargas, varios imanes o varias masas)
Entonces, el vector que representa al
campo resultante en cada punto se obtiene sumando los vectores-campo que produce cada uno de
ellos. |
|
|
|
|
|
|
|
La animación
adjunta aplica este
concepto para reproducir parte del procedimiento seguido en la
representación del campo eléctrico generado por un
sistema formado por dos cargas fijas.
Además de usarla,
es recomendable resolver el problema usando lápiz y papel
y considerando cada uno de los
tres casos posibles para las cargas que producen el
campo: ambas positivas, ambas
negativas o una carga de cada signo.
Clic
aquí para descargar esta animación [Si no lo
tienes instala
Modellus 2.5 (32 bits) o
Modellus 3
(64 bits)] |
|
|
|
|
|
|
Del mismo modo
que
una carga eléctrica,
Q, produce un campo eléctrico,
un
imán produce un campo magnético
y un cuerpo de masa M produce un campo gravitatorio.
El proceso seguido para representar cualquiera de
estos campos es similar, aunque usando en cada caso el
objeto de prueba adecuado (masa, carga o imán) según el
campo de qué se trate. |
|
|
|
|
|
|
|
La animación adjunta reproduce el procedimiento seguido en la
representación del campos gravitatorio existente en las proximidades de la superficie de la Tierra. La intensidad del campo gravitatorio en cada punto, Eg, se calcula en este caso
dividiendo la fuerza gravitatoria total, Fg, que se ejerce
ahí sobre una
masa de prueba, m, entre el valor de dicha masa de prueba.
Clic
aquí para descargar esta animación [Si no lo
tienes instala
Modellus 2.5 (32 bits) o
Modellus 3 (64 bits)] |
|
|
|
|
|
|
Ya hemos dicho que Faraday introdujo este concepto
investigando el campo magnético producido por una
corriente eléctrica rectilínea. Del mismo modo,
podemos aplicarlo al campo magnético producido por
un imán rectangular. Alrededor de él debemos colocar pequeños
imanes testigo (brújulas) siendo la orientación del
campo magnético la misma que adquieren esos imanes
testigo. Se pueden usar pequeñas limaduras de hierro
para realizar experimentalmente este proceso. Bajo la influencia del imán, las limaduras se
convierten temporalmente en pequeños imanes de prueba, que,
una vez orientados, dibujan el trazo de las líneas de
fuerza del campo magnético. |
|
|
|
|
|
|
|
|
A modo de resumen, expresamos el concepto
de campo diciendo que un
cuerpo,
un imán o una carga, producen
una perturbación
del espacio
a
la
que llamamos respectivamente campo gravitatorio, campo magnético
o campo eléctrico.
El campo generado se extiende por el espacio, y
cuando se coloca en otro lugar un segundo objeto
de prueba (otro cuerpo, imán o carga),
ese
segundo objeto sufre
la acción de
una fuerza debida al campo existente ahí.
Este documento recoge las principales expresiones operativas
que definen al campo electrostático, el campo
magnético y el campo gravitatorio.
|
|
|
|
|
|