Demostración de la existencia de un campo eléctrico

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Demostración de la existencia de un campo eléctrico
Serrano Rivas Eduardo, Alvarez Contreras Ana Gabriela, 
Resumen
El experimento realizado demuestra la existencia de un campo eléctrico y sus líneas, tomando conductores de diversas formas, una fuente de alto voltaje, semillas o polvillo y aceite de cocina para que las líneas puedan divisarse de la mejor manera.
Este experimento se realiza tomando en cuenta que las líneas que se buscan, en otros casos reales se trata de líneas imaginarias. 
Palabras clave
Campo 
Líneas
Carga
Introducción 
Cuando los materiales se comportan de esta manera, se dice que están electrificados, o que se han cargado eléctricamente. Es evidente a partir de la observación experimental es que en un sistema aislado la carga eléctrica siempre se conserva. Es decir, cuando se frota un objeto contra otro, no se crea carga en este proceso. El estado de electrificación se debe a una transferencia de carga de uno de los objetos hacia el otro. (1)
Los conductores eléctricos son aquellos materiales en los cuales algunos de los electrones son libres, no están unidos a átomos y pueden moverse con libertad a través del material. Los aislantes eléctricos son aquellos materiales en los cuales todos los electrones están unidos a átomos y no pueden moverse libremente a través del material. Para cargar un objeto por inducción no es necesario que tenga contacto con el objeto que induce la carga, a diferencia de cuando un objeto se carga por frotamiento (por conducción), en donde sí se requiere el contacto entre ambos objetos. (1)
Un campo eléctrico es un atributo fundamental del espacio, este es determinado por la distribución de carga existente y a su vez puede ser calculado haciendo uso de la Ley de Coulomb. (2) En la actualidad la existencia de un campo eléctrico y sus líneas de campo pueden demostrarse con diverso experimentos como es el caso de este trabajo. 
Las líneas de campo son aquellas líneas imaginarias que ayudan a visualizar como va variando el campo eléctrico de un punto a otro en un plano. Se encargan de indicar la trayectoria que seguiría una carga positiva si se le abandona libremente. (3) Además de esto, también se encargan de indicar la intensidad del campo eléctrico, esto quiere decir que mientras las líneas muestren una mayor densidad, más fuerte es el campo eléctrico. (4)
El campo eléctrico creado por una carga puntual puede calcularse mediante la Ley de Coulomb debido a que este es igual a la fuerza eléctrica entre la magnitud de una carga prueba, (1) quedando de la siguiente manera:
Sustituyendo la fuerza eléctrica nos da el siguiente resultado:
El campo eléctrico depende únicamente de la carga fuente (3); es decir que solo depende de la carga creado del campo. En el caso de tratarse de una carga continua, en lugar de una puntual, el campo eléctrico es calculado con la suma de cada elemento diferencial de carga: 
Para estos casos en donde se presenta una carga continua muchas veces es complicado calcular la integral, a menos de que sea un caso concreto, por lo que muchas veces es recomendable calcular el campo eléctrico de estos casos mediante la Ley de Gauss (3). 
Desarrollo experimental
Materiales
Aceite de cocina 
Fuente de alto voltaje 
 Conductores de distintas formas
Semillas y polvillo 	
Procedimiento
Para la elaboración del experimento se siguieron estos pasos:
1. Se vierte aceite en un recipiente hasta que cubra parcialmente los conductores, deben cubrirse solo de una parte, debido a que si se cubren completamente el experimento no puede llevarse a cabo.
2. Se conectan los conductores a la fuente de alto voltaje
3. Se activa la fuente de alto voltaje y se espolvorea polvillo sobre el aceite. 
4. Se espera un tiempo y se observa como el polvillo se alinea de tal manera que se notan las líneas de campo eléctrico correspondientes a la distribución de carga. El tiempo que se espera es variable, no hay una cantidad de tiempo exacta que se deba esperar para poder realizar el experimento.
5. Se realiza el mismo procedimiento para otros conductores con el fin de observar distintas configuraciones de líneas de campo eléctrico. 
Resultados y discusión 
Durante el experimento se muestra que la densidad del aceite hace que las hojas de té formen las líneas de campo después de unos minutos, dejando en duda si el aceite es o no un material conductor o un semi conductor, a su vez al probarse el experimento con otros materiales como pimienta, se observó que en ese caso, la densidad de la pimenta hacia que esta se fuera al fondo del recipiente y por lo tanto no se podían formal las líneas de campo, haciendo otra incógnita sobre cuales son aquellos materiales en los que se pueden observar las líneas y cuales son aquellos que pueden formarlas. 
Conclusiones
Para que las líneas de campo se formen, depende de que el material que se está utilizando sea menor a la densidad del medio en el que se quieren representar las líneas, como es en este caso que las líneas se quieren mostrar en un medio aceitoso, el material utilizado después de muchas pruebas se concluyó que debían ser hojas de té, debido a que de todos los materiales utilizados era en único que no se iba hacia el fondo. 
Sin embargo, a pesar de ser el material las líneas de campo se forman muy lento y con el pasar de los minutos, además de que si se le quieren colocar más hojas de té, debe ser con cuidado para no perturbar lo que ya se ha conseguido visualizar, debido a que se retrasaría el proceso del experimento. 
Referencias
1. Serway, Raymond. Fisica para ciencias e ingenieria. Mèxico, D.F : McGraw-Hill, 2002.
2. Bitter, F. Corrientes, campos y particulas. s.l. : MIT.
3. Marín Blas, Teresa y Serrano Fernández, Ana. Conceptos Básicos. Electrostática . [En línea] Universidad Politécnica de Madrid. [Citado el: 19 de Febrero de 2017.] http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/electro/campo_electr.html.
4. Boylestad, Robert L. Introduccion al analisis de circuitos .