El campo eléctrico es el modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica. Matemáticamente se lo describe como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor "q" sufrirá los efectos de una fuerza mecánica "F" que vendrá dada por la siguiente ecuación:
Esta definición indica que el campo no es directamente medible, sino a través de la medición de la fuerza actuante sobre alguna carga. La idea de campo eléctrico fue propuesta por Michael Faraday al demostrar el principio de inducción electromagnética en el año 1832.
Apartir de la ecuación anterior podemos definir un campo electrico en un punto p como:
donde sabemos que k es la constante de un campo se halla k = 1/(4πε); donde ε es la constante del ambiente o espacio donde se está estudiando el campo. â es el vector dirección o unitario que va desde la carga hasta el punto. a es la norma del vector ā que define la distancia entre el punto y la carga.
Representación geométrica
Un campo eléctrico estático puede ser representado con un campo vectorial, o con líneas vectoriales (líneas de campo). Las líneas vectoriales se utilizan para crear una visualización del campo.
Se suele representar en dos dimensiones, aunque un caso más general incluye todo el espacio tridimensional. Existen infintas lineas de campo, sin embargo se representan sólo unas pocas por claridad.
Líneas de Fuerza
- Son líneas perpendiculares a la superficie del cuerpo, de manera que su tangente en un punto coincide con la dirección del campo en ese punto.
- A mayor concentración de líneas, mayor módulo. En el ejemplo de la moneda, el campo es mayor en las cercanías de esta y disminuye a medida que nos alejamos de ella.
- Uniendo los puntos en los que el campo eléctrico es igual, formamos superficies equipotenciales (ver Potencial eléctrico); puntos donde el potencial tiene el mismo valor numérico.
Energía del campo
El campo almacena y mueve energía. La densidad volumétrica de energía de un campo eléctrico está dada por la expresión siguiente:
Por lo que la energía total en un volumen está dada por:
