Campos Vectoriales: Gravitatorio, Eléctrico y Magnético - Analogías y Diferencias

Los campos gravitatorio, eléctrico y magnético son tres campos vectoriales. Los dos primeros son conservativos, mientras que el magnético no lo es. Recordemos que un campo conservativo tiene tres características principales:

• A: El trabajo al trasladar una partícula de un punto a otro es independiente de la trayectoria seguida, por lo que el trabajo en un ciclo es nulo.
• B: La circulación del vector campo a lo largo de una línea cerrada vale cero.
• C: Existe una función escalar, llamada potencial, cuya variación cambiada de signo, es el vector intensidad del campo.

Analogías entre los Campos Eléctrico y Gravitatorio

Los campos eléctrico y gravitatorio tienen las siguientes analogías, que no se dan en el magnético:

• Las líneas de fuerza de los campos gravitatorio y eléctrico son abiertas, es decir, empiezan en algún punto (fuentes del campo o el infinito) y terminan en otro (sumideros del campo o el infinito). Sin embargo, las líneas de campo magnético son cerradas y no tienen fuentes ni sumideros.
• En los campos conservativos, como el gravitatorio y el eléctrico, se puede definir una función escalar, el potencial, cuya variación permite obtener la intensidad del campo. Las líneas de fuerza de estos campos son perpendiculares a las superficies equipotenciales. En el campo magnético no existe esa función escalar.
• En el campo eléctrico existen cargas positivas y negativas aisladas. Esto no sucede en el campo magnético, donde no existen masas magnéticas norte y sur aisladas: si un imán se rompe en dos trozos, en cada trozo aparece instantáneamente un polo norte y un polo sur, y por muchas veces que se subdivida cada trozo, sucede siempre lo mismo.
• Las fuerzas gravitatorias y eléctricas tienen la dirección del campo, en cambio las magnéticas son perpendiculares al campo.
• Las fuerzas gravitatorias y eléctricas van dirigidas hacia un punto, son fuerzas centrales, las magnéticas no lo son.

Diferencias entre los Campos Gravitatorio y Eléctrico

Entre el campo gravitatorio y eléctrico hay las siguientes diferencias:

• Las fuerzas del campo gravitatorio son siempre de atracción, sin embargo en el campo eléctrico pueden ser de atracción o de repulsión.
• El campo gravitatorio no tiene fuentes, sus líneas de fuerza empiezan en el infinito. El campo eléctrico tiene fuentes (las cargas positivas) y sumideros (las cargas negativas).
• Cualquier cuerpo material crea un campo gravitatorio. Un cuerpo crea un campo eléctrico solo si está cargado.
• Un punto material solo crea un campo gravitatorio, tanto si está en reposo como si está en movimiento. En cambio, una partícula con carga eléctrica, crea un campo eléctrico si está en reposo, y un campo eléctrico y otro magnético si está en movimiento.
• Si dejamos una partícula material en reposo, dentro de un campo gravitatorio, se mueve en la dirección y sentido del campo. Sin embargo, si abandonamos una partícula cargada dentro de un campo eléctrico, se mueve siempre en la dirección del campo, y el sentido de este movimiento es el del campo, si está cargada positivamente y contrario al del campo, si está cargada negativamente.

Analogías entre los Campos Eléctrico y Magnético

Entre el campo eléctrico y el magnético se dan las siguientes analogías:

• Ambos campos ejercen fuerzas sobre cargas eléctricas.
• Existen dipolos eléctricos y dipolos magnéticos. Un dipolo eléctrico está formado por dos cargas iguales y opuestas +Q y -Q separadas por una distancia pequeña: muchas moléculas, como la del agua, son dipolos eléctricos naturales. Los cuerpos magnetizados están formados siempre por una parte norte y otra sur: son siempre dipolos magnéticos.
• Un campo eléctrico variable crea un campo magnético, y viceversa.
• Los dipolos, ya sean eléctricos o magnéticos, cuando tienen libertad para moverse, se orientan en el sentido del campo. Además, si el campo no es homogéneo, son arrastrados hacia las zonas donde el campo es más intenso.