Calculadora de campo eléctrico (carga puntual)
Usa esta herramienta para calcular la magnitud del campo eléctrico E con la ecuación:
E = k · |q| / (εr · r2)
La distancia debe ser mayor que cero.
Vacío/aire ≈ 1, agua ≈ 80 (aprox.).
¿Qué es el campo eléctrico?
El campo eléctrico es una magnitud vectorial que describe la influencia de una carga eléctrica en el espacio que la rodea. En términos simples: si colocas una carga de prueba en un punto, el campo eléctrico te dice qué fuerza experimentaría esa carga y en qué dirección.
La unidad del campo eléctrico es N/C (newton por coulomb), equivalente a V/m (volt por metro).
Fórmula base para el cálculo de campo eléctrico
Carga puntual en un medio uniforme
Cuando tienes una sola carga puntual, la expresión más usada es:
E = k · |q| / (εr · r2)
- E: magnitud del campo eléctrico (N/C).
- k: constante de Coulomb ≈ 8.9875517923 × 109 N·m²/C².
- q: carga fuente (C).
- r: distancia entre la carga y el punto de interés (m).
- εr: permitividad relativa del medio (adimensional).
La dirección del campo es radial: sale de cargas positivas y entra a cargas negativas.
Cómo hacer el cálculo paso a paso
1) Convierte todo a unidades SI
Antes de operar, convierte siempre:
- μC → C (multiplicar por 10-6)
- nC → C (multiplicar por 10-9)
- cm → m (dividir entre 100)
- mm → m (dividir entre 1000)
2) Sustituye en la ecuación
Coloca los datos en la fórmula y respeta exponentes, especialmente el término r². Un error aquí cambia mucho el resultado.
3) Interpreta magnitud y dirección
La magnitud te dice “qué tan fuerte” es el campo. La dirección depende del signo de la carga fuente. Si además conoces una carga de prueba, puedes calcular fuerza con:
F = qt · E
Ejemplo rápido resuelto
Supón una carga fuente de 5 μC, una distancia de 0.2 m y aire (εr = 1):
- q = 5 × 10-6 C
- r = 0.2 m
- E = (8.9875 × 109) · (5 × 10-6) / (0.2)2
Resultado aproximado: 1.12 × 106 N/C. Si la carga es positiva, el campo apunta hacia afuera.
Superposición: varias cargas
Cuando existen varias cargas, el campo total se obtiene sumando vectorialmente cada campo individual:
E⃗total = E⃗1 + E⃗2 + E⃗3 + ...
No basta sumar magnitudes; debes considerar direcciones y, en 2D/3D, descomponer por ejes:
- Ex,total = ΣEx
- Ey,total = ΣEy
- Ez,total = ΣEz
Errores comunes en el cálculo de campo eléctrico
- No convertir unidades antes de aplicar la fórmula.
- Olvidar elevar r al cuadrado.
- Confundir signo y dirección: la magnitud de E usa |q|, pero la dirección depende del signo.
- Usar εr incorrecta para el medio.
- Redondear demasiado pronto y arrastrar error en ejercicios largos.
Aplicaciones prácticas
Entender y calcular campo eléctrico es esencial en ingeniería y física aplicada. Algunas áreas:
- Diseño de sensores y actuadores electrostáticos.
- Análisis de aislamiento eléctrico y descargas.
- Microelectrónica y MEMS.
- Modelado de líneas de transmisión y alta tensión.
- Electroquímica y procesos industriales.
Conclusión
El cálculo de campo eléctrico combina una fórmula simple con una gran atención a unidades, geometría y dirección vectorial. Con la calculadora de esta página puedes obtener resultados inmediatos para una carga puntual y también estimar la fuerza sobre una carga de prueba. Para casos con múltiples cargas, aplica superposición vectorial y descomposición por componentes.