Campo (física)

Representación gráfica dun campo magnético mediante liñas de forza.

En física, un campo é a atribución dunha cantidade a todo punto do espazo, é dicir, representa a distribución espacial dunha magnitude física que amosa certa variación no espazo. Matematicamente represéntase mediante unha función. Graficamente pódense representar mediante liñas ou superficies de igual valor.

Historicamente foi introducido para explicar a acción a distancia das forzas gravitacionais, eléctricas e magnéticas, aínda que co tempo o seu significado estendeuse substancialmente àra describir variacións de temperatura, tensións mecánicas dun corpo, propagación de ondas... Por exemplo, pódese falar de campo gravitacional, que atribúe un potencial gravitacional a cada punto do espazo. As isotermas ou isóbaras mostradas diariamente nos partes meteorolóxicos son unha imaxe dun campo de temperaturas ou térmico e de presións, respectivamente, nun plano da superficie terrestre.

Os campos clasificanse por simetrías de espazo-tempo ou por simetrías internas.

A Teoría de Campos reférese usualmente á construción da dinámica dun campo, isto é, á especificación de como un campo muda co tempo. Usualmente, iso faise en se deseñando unha Lagranxiana ou unha Hamiltoniana (de William Rowan Hamilton) do campo, e tratándoo como na Mecánica clásica (ou na Mecánica cuántica) dun sistema cun infinito número de graos de liberdade.

Campos escalares, vectoriais e tensoriais

Unha clasificación posible atendendo á forma matemática dos campos é:

• Campo escalar: aquel no que cada punto do espazo ten asociado unha magnitude escalar. (campo de temperaturas dun sólido, campo de presións atmosféricas...)
• Campo vectorial: aquel no que cada punto do espazo ten asociado unha magnitude vectorial (campos de forzas,...).
• Campo tensorial: aquel no que cada punto do espazo leva asociado un tensor (campo electromagnético en electrodinámica clásica, campo gravitatorio en teoría da relatividade xeral, campo de tensións dun sólido, etc.).
• Campo espinorial: un campo que xeneraliza ao tipo anterior e que aparece só en mecánica cuántica e teoría cuántica de campos

Propiedades de campos escalares e vectoriais

• Intensidade, pode definirse como un escalar formado a partir das compoñentes tensoriais do campo. Canto maior sexa a intensidade do campo, maior o efecto físico que o campo ocasiona nunha determinada rexión.
• Potencial, definible para campos vectoriais irrotacionais, é dicir, campos cun rotacional nulo nunha rexión conexa.
• Potencial vector, definible para campos vectoriais solenoidales.
• Gradiente, definible para un campo escalar calquera, sendo un campo vectorial. Indica a dirección na cal o campo varía máis rapidamente .
• Fluxo do campo sobre unha superficie.
• Rotacional, definible para calquera campo vectorial, sendo outro campo vectorial derivado do primeiro. Amosa a tendencia dun campo vectorial a inducir rotación arredor dun punto.
• Diverxencia, definible para calquera campo vectorial, sendo un campo escalar derivado do campo vectorial.

Véxase tamén

Outros artigos

• Teorema de Gauss
• Campo conservativo
• Enerxía potencial