Una carga eléctrica tiene polaridad, es decir, es positiva o es negativa. Se ha establecido que la unidad elemental (la más pequeña) de carga es igual a la de un electrón (-e) o a la de un protón (+e). La carga eléctrica está cuantizada, es decir, siempre es un múltiplo de e.
La unidad fundamental de carga es el Culombio (C), donde e=1,6×10-19 culombios. Haciendo el inverso del pequeñísimo valor anterior, obtenemos que 1 culombio es 6,25×1018 unidades fundamentales de carga «e». Por otra parte, 1 amperio (A) de corriente eléctrica es 1 culombio por segundo. Una corriente de 20A correspondería a 20C de carga por segundo, o el paso por un punto de 1,25×1020 electrones por segundo. Escrito de otra manera, ¡¡¡125.000.000.000.000.000.000 electrones!!!.
Toda carga eléctrica tiene asociado a ella un campo eléctrico. Un campo eléctrico es similar a un campo magnético en el sentido de que está causado por la fuerza fundamental de la interacción electromagnética y su rango o alcance de influencia es infinito, o indefinidamente grande. El entorno del campo eléctrico que rodea a una partícula puntual cargada es esférico, como el campo de aceleración gravitatoria que rodea a una pequeña partícula con masa o a una gran masa esférica.
La fuerza de un campo eléctrico en un punto se define como la fuerza en newtons (N) que ejercería sobre una carga positiva de prueba de 1 culombio colocada en dicho punto. Al igual que la gravedad, la fuerza sobre una carga eléctrica es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia a la carga de prueba.
El punto para definir a una carga de prueba como positiva es definir de manera consistente la dirección de la fuerza debida a una carga actuando sobre otra carga. Puesto que las cargas iguales se repelen y las opuestas se atraen, igual que los polos magnéticos, las líneas imaginarias de campo eléctrico tienden a salir hacia afuera desde las cargas positivas y a entrar hacia las cargas negativas. A continuación puedes ver un breve vídeo sobre el campo eléctrico.
Lo que he pasado por alto es que, con la excepción ocasional de los relativamente fríos, estables y casi neutros entornos planetarios como los encontrados aquí en la Tierra, la mayor parte de la materia del Universo consiste en plasma eléctrico, es decir, partículas cargadas y partículas neutras moviéndose en una sinfonía compleja de separación de carga y de campos eléctricos y magnéticos de su propia creación. La gravedad, aunque presente, no la podemos considerar como fuerza dominante.
Lejos de considerar una carga eléctrica neutralizada y débiles campos eléctricos y magnéticos con sus débiles corrientes asociadas, los campos eléctricos y corrientes en el plasma pueden, y a menudo lo hacen, llegar a ser muy potentes en el espacio exterior. El modelo de Cosmología del Plasma (Universo Eléctrico) mantiene que fenómenos en el espacio tales como las magnetosferas, corrientes de Birkeland, estrellas púlsares, galaxias, jets estelares y galácticos, nebulosas planetarias, «agujeros negros»y partículas energéticas (rayos gamma, rayos X, etc…) son fundamentalmente, para la Física del Plasma, eventos eléctricos. Incluso los cuerpos rocosos como planetas, asteriodes, lunas, cometas y cuerpos gaseosos dentro de un sistema solar, existen en las helioesferas de sus estrellas y no están exentos de sufrir la influencia de las fuerzas electromagnéticas.
Cada partícula individual cargada contribuye al campo eléctrico total. La fuerza neta en cualquier punto en un campo electromagnético complejo puede ser calculada usando vectores, si se supone que las cargas están estacionarias. Si las partículas cargadas se mueven (y siempre lo hacen), «crean» sin embargo -y acompañadas por- campos magnéticos y esto cambia la configuración magnética. Los cambios en un campo magnético a su vez generan campos eléctricos y de esta manera afectan a las corrientes en sí mismas, así los campos que comienzan con partículas moviéndose presentan interacciones muy complejas, ciclos de retroalimentación y matemáticas muy complicadas.
Las cargas en el espacio pueden estar distribuidas espacialmente en cualquier configuración. Si, en lugar de en un punto o esfera, las cargas están distribuidas de manera lineal de manera que la longitud de un área de carga sea mucho más larga que su anchura o diámetro, puede ocurrir que el campo eléctrico rodee el espacio lineal a modo de cilindros de igual potencial, y que el campo de esta configuración disminuya con la distancia desde la línea central del cilindro, como la inversa de la distancia (no como la inversa del cuadrado de la distancia). Esto es importante en el estudio de los efectos de los campos eléctricos y magnéticos en los filamentos de corriente tales como rayos, un foco de plasma o las grandes corrientes de Birkeland presentes en el espacio.
Un pequeño desequilibrio de carga, digamos más cargas positivamente cargadas aquí y partículas más negativamente cargadas a cierta distancia, conduce a una región de fuerza o campo eléctrico entre dos áreas de carga desigual. La importancia de esta disposición queda más clara en la página «La doble capa«.
Piensa en un condensador eléctrico compuesto por dos placas o capas separadas y de carga opuesta, similar al diagrama B de la imagen de arriba. Existirá un campo eléctrico entre las dos placas. Cualquier partícula cargada que se coloque o se mueva entre las placas se acelerará hacia la placa de carga opuesta. Los electrones (carga negativa) se acelerarán hacia la placa positiva y los iones positivos y protones lo hará hacia la placa cargada negativamente.
De acuerdo a las leyes de Newton, una fuerza genera aceleración. Entonces los campos eléctricos provocarán que las partículas cargadas adquieran velocidad. Las partículas cargadas opuestas se moverán en direcciones opuestas. Una corriente eléctrica es, por definición, el movimiento de carga que pasa por un punto. Por lo tanto los campos eléctricos generan corrientes eléctricas proporcionando velocidad a las partículas cargadas.
[ Fuente: The Thunderbolts Project: Essential Guide to the EU – Chapter 2
Magnetic and Electric Fields in Space ]
