Electrónica 2: El campo eléctrico

Introducción

Tal  y como vimos con anterioridad (Electrónica -Electricidad- (1)) Cuando se carga electricamente un objeto, se genera una suerte de zona de influencia que se hace más débil cuanto más alejamos un objeto de otro. La omnipresencia de esta característica llevó a desarrollar la teoría del  campo eléctrico.

Qué es el campo eléctrico?

Si reducimos el objeto hasta una carga puntual y aproximamos y alejamos dos cargas una de otra, podremos decir que el campo eléctrico es el espacio en el que ambas cargas sufren de una interacción. Tal y como concluyó Coulomb, esta fuerza de interacción aumenta con la carga, y disminuye con la distancia.

Michael Faraday Desarrolló el concepto tan familiar para todos de las lineas de fuerza que conforman el campo electrico-magnético. Recordemos su nombre, porque en este inicio temprano de la ciencia eléctrica hizo muchas aportaciones y volveremos a hablar de él en varias ocasiones.

Esquema de las lineas de fuerza que surgen de la carga positiva

Ovbiamente el campo eléctrico no se dispersa en líneas, sino que conforma una especie de nube de fuerza, pero como no podríamos hacernos una idea en las combinaciones más complejas utilizamos la idea de Faraday de las líneas de fuerza.

Normalmente estamos acostumbrados a ver estas líneas con respecto a los imanes y es lógico, ya que la electricidad y el magnetismo están íntimamente ligados.

En este caso vemos una carga positiva ( el norte en un imán) el cual genera unas lineas de potencial que surgen de la misma. El campo de esta partícula es más fuerte cuanto más cerca de la partícula estamos.

Si complicamos la cosa y añadimos más cargas, la resultante del campo en cada punto será igual al resultado de la suma de los campos de cada partícula en ese punto.

Campo generado entre dos cargas electricas

En un campo con dos cargas una positiva y otra negativa, se genera una imagen en la que las lineas de fuerza se unen, representándose así la atracción mutua entre las dos partículas.

Potencial del campo eléctrico:

Se denomina potencial del campo en un punto determinado al "trabajo realizado al trasladar la carga de pruebas desde cualquier punto fijo ,que podemos llamar Q, al primero".

Esto significa, para que lo entendamos, que dentro de un campo eléctrico en el cual se generan repulsiones y atracciones de diversa intensidad, el potencial DE UN PUNTO CON RESPECTO A OTRO es hablar del trabajo, de la energía que deberemos aportar para desplazar nuestra partícula de prueba desde el punto que hemos elegido hasta el punto Q.

Esto es muy importante para comprender el potencial eléctrico. El potencial no existe en un solo punto, es una medida entre dos puntos.

En uno de los enchufes de casa no hay 220V. Hay 220V  CON RESPECTO al otro terminal.

Los estudios de la carga eléctrica y de el potencial de las cargas eléctricas, condujo a Alessandro Volta al desarrollo y descubrimiento de la primera pila 'voltáica', En su honor, la medida de potencial eléctrico se denomina Voltio y se representa por el símbolo 'V'.

Fircuito con fuente DC

En la pila de Volta (con el símbolo positivo de carga positiva arriba y el negativo de carga negativa abajo) Un material cede electrones y el otro los demanda, para solventar este desequilibrio, al poner un hilo de un material conductor entre los dos terminales, se establece una 'circulación de electrones' de un polo a otro.

Cuando el material se haya equilibrado, la circulación o CORRIENTE de electrones cesará y la pila se habrá agotado.

Se le llama corriente por la analogía con el agua y las corrientes de la misma. En realidad no hay una circulación tal, sino un salto de electrones entre átomos, pero para efectos clarificadores la idea de corriente hace más comprensible el estudio de la electricidad y la electrónica.

Campo eléctrico en un conductor

La circulación de electrones es equivalente a corriente eléctrica, en el interior de un conductor no hay corrientes eléctricas naturales, ya que las cargas se compensan en el interior y de haber desequilibrio, este se manifestaría en las capas externas del material, donde ya no hay más electrones que demandar o de donde ya no pueden ser repelidos.

Por lo tanto, en el interior de un conductor el campo eléctrico es nulo.

El descubrimiento de este efecto se le debe también a Michael Faraday, en honor del cual las jaulas dentro de las cuales se está protegido de las cargas electrostáticas se llaman "jaulas de Faraday".

Una jaula de Faraday que nos salva la vida todas las mañanas cuando calentamos la leche es el compartimento del microondas. Si el microondas no estuviese encerrado en una jaula de Faraday, las microondas saldrían fuera del horno y no sería tan divertido el desayuno Inocente.

 

Carga inducida en un dieléctrico

En primer lugar, un material dieléctrico es un material aislante de la electricidad pero con la característica peculiar de que es sensible a las cargas eléctricas.

Cuando colocamos uno de estos materiales cerca de un campo eléctrico, las cargas de sus moléculas se orientan, generando un campo de signos opuestos en su superficie, este campo que se opone origina que al colocar un dieléctrico entre dos conductores paralelos de cargas opuestas, el dieléctrico provoque un debilitamiento del campo entre ellos. y esto es nuestro primer componente electrónico:

El Condensador

El condensador

Un condensador eléctrico está formado por dos conductores separados por un dieléctrico.

Los conductores se denominan 'placas' o 'armaduras'. El dieléctrico tiene dificultad para variar su orientación molecular y presenta una especie de memoria de campo, esto origina que el elemento sea capaz de acumular carga apreciable de cargas eléctricas en su armadura.

Podemos aplicar una fuente de alimentación y una vez desactivada, podremos comprobar como persisten cargas entre las armaduras y puede generar corriente eléctrica derivada de una diferencia de potencial entre las placas.

Posteriormente nos extenderemos más en este elemento. Sólo resta decir que la unidad de medida es el Faradio, si en honor de Michael Faraday. Un faradio es igual a la cantidad de culombios ( cargas electricas) dividido entre la diferencia de potencial (Voltios) entre placas.

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