¿Por qué el campo eléctrico se define como la fuerza dividida por la carga de prueba?

No es realmente La ecuación que está describiendo es la fuerza debida al potencial del campo eléctrico en un punto con una carga dada, que es un punto de partida simple, porque es algo que puede probar por sí mismo en un laboratorio fácilmente.

[matemáticas] \ bf {F} = q \ cdot E [/ matemáticas]

El campo eléctrico ( E ) es en el que se encuentra la partícula, y la carga ( q) decide cuánto experimenta la partícula ese campo.

La partícula fuente ya ha tenido su contribución agregada al campo. Puede haber muchas partículas fuente, todas las cuales tienen sus contribuciones que se suman en cada punto del espacio.

Si observa esta definición, coincide con lo que está buscando:

[matemáticas] \ bf {E (r)} = \ frac {1} {4 \ pi \ varepsilon_0} \ sum \ limits_ {i = 1} ^ N \ frac {\ bf {\ hat R_i} Q_i} {\ bf {R_i}} [/ math]

… que es el campo eléctrico debido a cargas de puntos N.

Para comprender esto, debe comprender por qué necesitamos el concepto del campo eléctrico. Es para que la electrodinámica clásica pueda ser una teoría local , es decir, una teoría en la que la evolución temporal que ocurre en un punto en el espacio depende solo de la configuración dentro de un vecindario de ese punto. En otras palabras, una teoría sin ninguna acción a distancia. En lugar de decir que una partícula cargada puede ejercer instantáneamente una fuerza sobre otra partícula cargada muy lejos, decimos que una partícula cargada produce un campo eléctrico, y otra partícula cargada, cuya ubicación tiene un campo eléctrico, siente la fuerza eléctrica. Toda la información electromagnética es “comunicada” por el campo.

Por lo tanto, definimos el campo eléctrico de tal manera que para obtener la fuerza sobre una partícula cargada, solo necesitamos saber el valor del campo y la carga de la partícula. Esto nos da una teoría local, ya que la partícula solo se ve afectada por el campo, que está cerca.

Supongamos que dividimos el valor de la carga fuente. Entonces, esta propiedad no se mantendría. Para que la fuerza eléctrica actúe sobre una partícula cargada, necesitaríamos conocer información no local , es decir, la magnitud de la carga fuente (que está separada en el espacio de la carga de prueba). Esto anularía todo el propósito de definir el campo eléctrico.

Mi amigo,

Has terminado de pensar esto. El campo eléctrico se define como la fuerza eléctrica por unidad de carga. Eso simplemente significa que esa declaración es la herramienta que usa para trabajar los ejercicios y desafíos para los que está diseñada. Este territorio de Lorentz.

Si el campo eléctrico se definiera como la carga de la partícula fuente , sería una herramienta completamente diferente. Esto puede derivarse de la Ley de Coulomb o incluso la Ley de Guass.

Está bien entender su herramienta por lo que hace.

Buena suerte

Bueno, si cambiaras la carga de la fuente, la fuerza cambiaría, exactamente de la manera que predices. Pero entonces no estamos hablando del mismo campo. Si la fuente fuera un solo objeto, y duplicaras su carga, la fuerza del campo (F / q) se duplicaría en todos los puntos.

La fuerza de la fuerza entre dos partículas es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, pero directamente proporcional al producto de las dos cargas.

Esto es análogo al comportamiento de la gravedad, con una diferencia importante: el producto de dos masas siempre es positivo y la gravedad siempre es atractiva. Con las cargas, cada carga puede tener cualquier signo, y si el producto es positivo, la fuerza es repulsiva. Pero la analogía es lo suficientemente fuerte como para hacer esta comparación:

Considere una manzana en el campo gravitacional de la Tierra. La fuerza de ese campo (F / m) es una fuerza (peso) dividida por una masa de prueba. Si duplica la masa, duplica el peso, por lo que la relación F / m, la fuerza del campo, permanece igual.

Ahora su pregunta, aplicada a esta situación sería: ¿Por qué no consideramos la masa de la fuente, es decir, la Tierra? Debido a que la masa de la Tierra se mantiene relativamente constante, el campo gravitacional también se mantiene relativamente constante.

Para medir la intensidad del campo en cualquier punto, solo es necesario pesar una masa y dividirla por la masa misma para obtener el peso por unidad de masa (N / kg). Si hace eso, obtendrá una respuesta muy cercana a 9.81 N / kg, o en unidades más usuales, 9.81 m / s², que es la aceleración de cualquier objeto en caída libre en ese campo al nivel del mar (que establece la distancia de ti al centro de la Tierra.)

Es por eso que, cuando pisas la escala, no es necesario ingresar la masa del objeto fuente (la Tierra) cada vez. Pero aún es cierto que si la masa de la Tierra se duplicara (pero se mantuviera del mismo tamaño), pesaría el doble.

La carga fuente es en sí misma la causa del campo eléctrico.

Considere una región en el espacio desprovista de cualquier partícula cargada y también suponga que no existe una partícula cargada en ninguna región cercana. Ahora suponga que trae una carga positiva (digamos Q) desde el infinito hasta un punto P dentro de esta región. Ahora, ¿cuál será la fuerza electrostática sobre esta partícula cargada Q durante todo su viaje desde el infinito hasta el punto P? La respuesta es simplemente cero. Esto se debe a que ninguna otra partícula cargada (aparte de Q) está presente para impartir ninguna fuerza electrostática sobre Q. Dado que, antes, no había carga, por lo tanto, no se trataba de fuerza eléctrica o campo eléctrico.

Ahora, después de colocar esta carga Q en el punto P, desea traer una segunda carga q (desde el infinito) en esta región. ¿Habrá alguna fuerza en esta segunda carga q? La respuesta es sí. La primera carga Q impartirá una fuerza electrostática sobre la carga q. Ahora surge el concepto de fuerza eléctrica y campo eléctrico. Llamamos a la primera carga Q como la carga fuente (ya que crea el campo eléctrico) y llamamos a la segunda carga q como carga de prueba (ya que experimenta el campo eléctrico generado por Q).

La carga fuente no puede experimentar su propia contribución de campo eléctrico. La carga de prueba puede sentirlo.

Espero que sea de ayuda.

Lo que todos dijeron anteriormente es cierto, pero la forma de leer esta definición es como fuerza por unidad de carga (razón por la cual la definición está escrita en términos de una sola partícula), lo que elimina la partícula fuente particular en cuestión, algo así como PSI son libras por pulgada cuadrada de presión sobre un objeto, eliminando el objeto de “prueba” particular de la pregunta. Esta formulación es extremadamente útil en física e ingeniería, y en cualquier otro lugar se está tratando de describir un campo.

Es la intensidad del campo eléctrico, no solo el campo