Campo eléctrico
El campo eléctrico es la región del espacio donde una carga experimenta una fuerza, y se mide en N/C o V/m.
El campo eléctrico es la región del espacio en la que una carga eléctrica experimenta una fuerza debida a la presencia de otras cargas. Es una magnitud vectorial: en cada punto tiene un valor y una dirección, y se mide en newtons por culombio (N/C), unidad equivalente al voltio por metro (V/m). Gracias a este concepto se explica cómo actúa la electricidad a distancia, desde el chasquido de una chispa hasta el funcionamiento de un condensador.
¿Qué es el campo eléctrico?
Toda carga eléctrica modifica el espacio que la rodea. Esa modificación es el campo eléctrico: no se ve, pero se detecta al colocar en él una carga de prueba pequeña y positiva y medir la fuerza que recibe. Si la carga de prueba sufre una fuerza, hay campo; si no, no lo hay.
La idea de campo fue desarrollada por Michael Faraday en el siglo XIX, que imaginó «líneas de fuerza» saliendo de las cargas, y fue formalizada matemáticamente por James Clerk Maxwell. Sustituye la antigua noción de «acción a distancia» por otra más intuitiva: una carga crea el campo y la otra reacciona al campo que hay donde está.
Fórmula y unidades
La intensidad del campo eléctrico E en un punto se define como la fuerza por unidad de carga de prueba:
Para una carga puntual Q, la ley de Coulomb permite calcular el campo a una distancia r:
donde k ≈ 8,99 × 10⁹ N·m²/C² es la constante de Coulomb. Entre dos placas paralelas cargadas, el campo es prácticamente uniforme y vale:
| Magnitud | Símbolo | Unidad (SI) |
|---|---|---|
| Campo eléctrico | E | N/C = V/m |
| Carga eléctrica | q, Q | culombio (C) |
| Fuerza | F | newton (N) |
| Diferencia de potencial | V | voltio (V) |
| Distancia | r, d | metro (m) |
Líneas de campo
Para visualizar el campo se dibujan líneas imaginarias cuya tangente en cada punto indica la dirección del campo. Siguen unas reglas sencillas:
- Salen de las cargas positivas y entran en las negativas.
- Nunca se cruzan entre sí.
- Cuanto más juntas están, más intenso es el campo en esa zona.
- Son perpendiculares a la superficie de un conductor en equilibrio.
Características
- Es vectorial: su sentido es el de la fuerza sobre una carga positiva. Una carga negativa se mueve en sentido contrario al campo.
- Cumple el principio de superposición: el campo total en un punto es la suma vectorial de los campos creados por cada carga.
- Disminuye con la distancia: el campo de una carga puntual cae con el cuadrado de la distancia (si se duplica la distancia, el campo se divide por cuatro).
- Es conservativo en electrostática, por lo que se puede definir un potencial eléctrico.
Tipos de campo eléctrico
- Radial: el creado por una carga puntual; las líneas parten de ella (o convergen en ella) en todas direcciones.
- Uniforme: tiene el mismo valor, dirección y sentido en todos los puntos; se obtiene aproximadamente entre dos placas paralelas.
- Dipolar: el de dos cargas iguales y de signo opuesto, como los extremos de una molécula polar.
Ejemplos y aplicaciones
- Atmósfera: en tiempo despejado hay un campo del orden de 100 V/m dirigido hacia el suelo; en una tormenta puede multiplicarse por cientos. El aire se vuelve conductor cuando el campo supera unos 3 × 10⁶ V/m, y entonces salta la chispa.
- Condensadores: almacenan energía en el campo entre sus placas.
- Pantallas, impresoras láser y filtros electrostáticos: usan campos para dirigir partículas cargadas.
- Células nerviosas: el campo en la membrana es de millones de V/m y regula el paso de iones.
- Blindaje: en una jaula de Faraday el campo exterior no penetra en el interior.
Ejercicios resueltos
1. Calcula el campo eléctrico que crea una carga puntual de 2 nC a 3 cm de distancia.
E = k·Q/r² = (8,99 × 10⁹ · 2 × 10⁻⁹) / (0,03)² = 17,98 / 9 × 10⁻⁴ ≈ 2,0 × 10⁴ N/C, dirigido hacia fuera de la carga por ser positiva.
2. Un electrón (q = −1,6 × 10⁻¹⁹ C) está en un campo de 500 N/C. ¿Qué fuerza recibe?
F = |q|·E = 1,6 × 10⁻¹⁹ · 500 = 8,0 × 10⁻¹⁷ N, en sentido contrario al campo por ser negativo.
3. Dos placas paralelas separadas 2 mm están conectadas a una pila de 12 V. ¿Cuánto vale el campo entre ellas?
E = V/d = 12 / 0,002 = 6 000 V/m (6 000 N/C).
Preguntas frecuentes
¿Qué diferencia hay entre campo eléctrico y fuerza eléctrica?
La fuerza depende de la carga que se coloque en el punto; el campo no. El campo es la fuerza por unidad de carga (E = F/q), así que describe el espacio mismo, haya o no una carga de prueba.
¿En qué unidades se mide el campo eléctrico?
En newtons por culombio (N/C) o, de forma equivalente, en voltios por metro (V/m).
¿Puede existir campo eléctrico en el vacío?
Sí. El campo no necesita un medio material: se propaga y existe en el vacío, como demuestran la luz y las ondas de radio, que son campos eléctricos y magnéticos variables.
¿Cuánto vale el campo eléctrico dentro de un conductor en equilibrio?
Es cero. Las cargas libres se reordenan en la superficie hasta anular el campo interior, y es el principio en que se basa la jaula de Faraday.
¿Cuál es la relación entre campo eléctrico y campo magnético?
Son dos aspectos de un mismo fenómeno, el electromagnetismo. Un campo eléctrico variable genera uno magnético y viceversa, según las ecuaciones de Maxwell.
Referencias
- Tipler, P. A. y Mosca, G. Física para la ciencia y la tecnología. Reverté.
- Serway, R. A. y Jewett, J. W. Física para ciencias e ingeniería. Cengage.
- Feynman, R. P. Lectures on Physics, vol. II: Electromagnetismo.
Conceptos relacionados: electricidad, electrostática, voltaje, fuerza y electromagnetismo.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2026). «Campo eléctrico». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/fisica/campo-electrico/
