En la definición del campo eléctrico utilizamos el concepto de carga de prueba porque afirmamos que la carga puntual es necesaria para la aplicación directa de la Ley de Coloumb y su pequeña magnitud infinitesimal asegura que no distorsiona el campo real que pretendemos medir. Pero una vez definido el campo eléctrico aplicamos directamente F=qE aunque la carga puntual considerada sea de magnitud finita. ¿Por qué no consideramos aquí el efecto de la distorsión del campo original?
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Vivek
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Aunque es bueno ser escéptico con las aproximaciones, debería ser absolutamente comprensible que se ignore este efecto en el caso de, por ejemplo, el campo E/M de la Tierra actuando sobre un diminuto haz de electrones.
No se ha podido encontrar una fórmula general sencilla para la fuerza sobre una partícula debida al campo que crea, por lo que las cosas se tratan caso por caso.
Un caso es la fuerza de atracción entre una esfera con carga neutra y una carga puntual. Se encuentra que la fuerza de atracción estática entre la carga y la esfera es $k \frac{q^2 R a}{(a^2-R^2)^2}$ , donde $a$ es la distancia del centro de la esfera a la carga puntual, $R$ es el radio de la esfera, $q$ es la carga del punto, y $k=\frac{1}{4 \pi \epsilon_0}$ . (Griffiths Introduction to Electrodynamics 4ed eq 3.18 si te interesa)
En el mismo libro, en el problema 3.41, se habla de que puede ocurrir lo mismo (atracción) incluso para una esfera cargada negativamente, y se utiliza esto como prueba de $\text{C}_{60}^{--}$ ( http://en.wikipedia.org/wiki/Buckminsterfullerene )
Por lo tanto, nosotros hacer considerar los efectos de la carga puntual en algunos casos, pero sólo cuando sea absolutamente necesario. Supongo que en la mayoría de los casos el cálculo de estos efectos sería absolutamente agotador y daría pocos beneficios en términos de precisión. (Encontrar los campos/potenciales de los conductores con tensiones aplicadas es un problema difícil y equivale a resolver la ecuación de Laplace $\nabla^2\phi=0$ posiblemente con condiciones de contorno complicadas).
En resumen: Resolver el efecto completo es necesario a veces, pero la mayoría de las veces es difícil e innecesario.
La razón por la que consideramos la distorsión del campo original es la superposición de nwe carga en el sistema.Pero está claro que en la regla de la superposición nunca debemos considerar el efecto de cualquier carga en sí misma.Así que después de una vez definido el campo eléctrico podemos utilizar cargas puntuales finitas para aplicar F=qE.
