Existe un término en física como "Campo eléctrico". Describe la aparición de cierta fuerza alrededor de cuerpos cargados. Se aplica en la práctica y se encuentra en la vida cotidiana. En este artículo, veremos qué es un campo eléctrico y cuáles son sus propiedades, así como dónde ocurre y se aplica.
Contenido:
- Definición
- Tipos de campos
- Detección de campo eléctrico
- Práctica
Definición
Un campo eléctrico surge alrededor de un cuerpo cargado. En términos simples, este es un campo que actúa sobre otros cuerpos con cierta fuerza.
La principal característica cuantitativa es la intensidad del campo eléctrico. Es igual a la relación entre la fuerza que actúa sobre la carga y la magnitud de la carga. La fuerza actúa en una determinada dirección, por lo que la fuerza del EP es una cantidad vectorial. A continuación se muestra la fórmula para la tensión:
La fuerza EF actúa en una dirección que se calcula según el principio de superposición. Es decir:
En la siguiente figura, puede ver una representación gráfica convencional de dos cargas de diferente polaridad y las líneas de fuerza del campo eléctrico que surgen entre ellas.
¡Importante! La principal condición para la aparición de un campo eléctrico es que el cuerpo debe tener algún tipo de carga. Solo entonces surgirá un campo a su alrededor, que actuará sobre otros cuerpos cargados.
Para determinar la magnitud de la intensidad del campo eléctrico alrededor de una sola carga de prueba, utilice ley de Coulomb, en este caso:
Este campo también se denomina campo de Coulomb.
Otra magnitud física importante es el potencial del campo eléctrico. Esto ya no es un vector, sino una cantidad escalar, es directamente proporcional a la energía aplicada a la carga:
¡Importante! Las características de fuerza y energía de un campo eléctrico son fuerza y potencial. Estas son sus propiedades físicas básicas.
Se mide en voltios y es numéricamente igual al trabajo del EF para mover la carga desde un cierto punto hasta el infinito.
Puede obtener más información sobre qué es la intensidad de un campo eléctrico en el video tutorial:
Tipos de campos
Hay varios tipos principales de campos, dependiendo de dónde exista. Consideremos varios ejemplos de campos que surgen en diversas situaciones.
- Si las cargas están estacionarias, este es un campo estático.
- Si las cargas se mueven a lo largo del conductor, es magnético (no debe confundirse con EF).
- Un campo estacionario surge alrededor de conductores fijos con una corriente constante.
- En las ondas de radio, se emite un campo eléctrico y magnético, que se ubican en el espacio perpendiculares entre sí. Esto sucede porque cualquier cambio en el MF genera la aparición de un campo eléctrico con líneas de fuerza cerradas.
Detección de campo eléctrico
Intentamos contarte todas las definiciones y condiciones importantes para la existencia de un campo eléctrico en un lenguaje sencillo. Averigüemos cómo encontrarlo. La detección magnética es fácil: se usa una brújula.
Podemos encontrar un campo eléctrico en la vida cotidiana. Todos sabemos que si frotas una regla de plástico en tu cabello, comenzarán a atraer pequeños trozos de papel. Esta es la acción del campo eléctrico. Cuando te quitas el suéter de lana, escuchas un crujido y ves chispas, eso es todo.
Otra forma de detectar un EF es colocar una carga de prueba en él. El campo válido lo rechazará. Esto se usa en monitores CRT y, en consecuencia, en tubos de rayos de osciloscopio, hablaremos de esto más adelante.
Práctica
Ya hemos mencionado que en la vida cotidiana el campo eléctrico se manifiesta cuando te quitas la ropa de lana o sintética y las chispas se deslizan entre el cabello y la lana cuando frotas una regla de plástico y las sostienes sobre pequeños trozos de papel, y atraen y otro. Pero estos no son ejemplos técnicos normales.
En los conductores, el menor EF provoca el movimiento de los portadores de carga y su redistribución. En dieléctricos, dado que la banda prohibida en estas sustancias es grande, el haz de electrones provocará el movimiento de los portadores de carga solo en el caso de una ruptura dieléctrica. En los semiconductores, la acción es entre el dieléctrico y el conductor, pero es necesario superar la pequeña banda prohibida transfiriendo energía del orden de 0,3... 0,7 eV (para germanio y silicio).
De lo que hay en cada hogar son los electrodomésticos electrónicos, incluidas las fuentes de alimentación. Tienen una parte importante que funciona gracias al campo eléctrico: este es un condensador. En él, las cargas se mantienen en las placas, separadas por un dieléctrico, precisamente debido al trabajo del campo eléctrico. En la siguiente imagen, verá una imagen convencional de las cargas en las placas del condensador.
Otra aplicación en ingeniería eléctrica son los transistores de efecto de campo o transistores MOS. Su nombre ya menciona el principio de funcionamiento. En ellos, el principio de funcionamiento se basa en un cambio en la conductividad STOK-ISTOK bajo la influencia de un campo eléctrico transversal en el semiconductor, y en MOS (MOS, MOSFET - el mismo) y la puerta está completamente separada por una capa dieléctrica (óxido) del canal conductor, por lo que la influencia de las corrientes GATE-SOURCE es imposible debido a definición.
Otra aplicación que ya ha desaparecido en la vida cotidiana, pero que sigue "viva" en la tecnología industrial y de laboratorio, son los tubos de rayos catódicos (CRT o los llamados tubos de imagen). Donde una de las opciones para un dispositivo para mover el rayo a través de la pantalla es un sistema de deflexión electrostática.
En términos simples, hay una pistola que emite (emite) electrones. Existe un sistema que desvía este electrón al punto deseado en la pantalla para obtener la imagen deseada. Se aplica un voltaje a las placas y el electrón volador emitido se ve afectado por las fuerzas de Coulomb, respectivamente, y el campo eléctrico. Todo lo descrito ocurre en el vacío. Luego se aplica un alto voltaje a las placas y se instalan un transformador de escaneo horizontal y un convertidor flyback para formarlo.
El siguiente video explica de manera breve y clara qué es un campo eléctrico y qué propiedades tiene este tipo especial de materia:
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