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Configuraciones predefinidas
Visualización
Haz clic en el lienzo para añadir carga · Arrastra cargas y la bola gris (q₀) · Eje X y eje Y en metros
Con el lienzo enfocado: las flechas mueven la sonda (10 cm, o 1 cm con Mayús), + y − colocan una carga donde está, y Supr retira la más cercana. También puedes escribir su posición exacta bajo el panel de resultados.
Carga de prueba q₀ = +1 nC
Posición exacta de la sonda
Casos para clase
12 problemas con solución, siempre los mismos y en el mismo orden. Un profesor puede decir «resuelve los casos 3, 7 y 11» y corregir sin ambigüedad. Los casos usan k = 8,99·10⁹ N·m²/C², el valor del simulador; si tu libro usa 9·10⁹, la diferencia es del 0,11 % y la corrección la admite.
«Cargar en el simulador» coloca las cargas del caso en el lienzo y lleva la sonda al punto que se pregunta. El panel mide siempre con q₀ = +1 nC: su |E|, sus componentes y su V se comparan tal cual, pero su fuerza y su energía son las de 1 nC, así que para otra carga de prueba hay que multiplicarlas por ella.
Caso 1 · El campo de una sola carga
Una carga de +5 nC está en el origen (0; 0). ¿Cuál es el módulo del campo eléctrico en el punto P (1; 0), con las coordenadas en metros? Usa k = 8,99·10⁹ N·m²/C².
Guía del Campo Eléctrico
Ley de Coulomb, líneas de campo y equipotenciales
Fórmulas clave
En todas ellas k es la constante de Coulomb: k = 8,99 × 10⁹ N·m²/C², que es el valor que aplica este simulador.
| Magnitud | Fórmula | Unidad SI | Cuándo se usa |
|---|---|---|---|
| Campo eléctrico (vector) | E = k·q·r̂ / r² | N/C o V/m | Para describir la fuerza por unidad de carga en cada punto del espacio |
| Potencial (escalar) | V = k·q / r | V (voltio) | Energía por unidad de carga; útil porque se suma escalarmente |
| Fuerza sobre carga | F = q·E | N (newton) | Cuando hay una carga real en un campo conocido |
| Energía potencial | U = q·V | J (julio) | Energía almacenada por la carga en el campo |
| Dipolo (momento) | p = q·d | C·m | Caracteriza dos cargas iguales y opuestas separadas por d |
Casos de uso reales
Estudiante de secundaria
Visualiza el dipolo y comprende por qué las líneas salen de + y entran en −. Ideal para preparar el examen de electrostática.
Universitario de ingeniería
Explora cómo se distribuye el campo en un cuadrupolo o en un hilo cargado: eso es lo que aproximan tres cargas del MISMO signo en línea. Un condensador es otra cosa —exige dos placas de signo opuesto y da un campo uniforme entre ellas—, y la propia app lo desmiente: con el preset «+++» y la sonda en (0; 0,5), Eₓ se anula pero |E| y V no, y al mover la sonda el campo cambia de valor y de dirección en vez de quedarse uniforme. Prepárate para electromagnetismo I.
Profesor de física
Demuestra en clase la relación entre líneas de campo y equipotenciales: las líneas cruzan las equipotenciales perpendicularmente.
Investigador / divulgador
Construye configuraciones complejas para ilustrar artículos de divulgación o problemas de electromagnetismo aplicado.
Preguntas frecuentes
E mide la fuerza por unidad de carga: tiene dirección (hacia dónde empujaría una carga +). V mide la energía por unidad de carga: la energía es un número, no apunta en ninguna dirección.
Truco: para sumar campos de varias cargas hay que sumar vectores; para sumar potenciales, basta con sumar números.
No. Si se cortaran, en el punto de cruce el campo tendría dos direcciones distintas a la vez, lo cual es imposible. El campo en cada punto del espacio tiene un único valor vectorial.
Las superficies equipotenciales son el conjunto de puntos donde el potencial eléctrico V tiene el mismo valor; en el plano del simulador se ven como curvas. Son siempre perpendiculares a las líneas de campo. Mover una carga a lo largo de una equipotencial no requiere trabajo (ΔW = 0), ya que el potencial no varía. Para una carga puntual son esferas concéntricas (circunferencias en el plano); para un dipolo tienen una geometría más compleja, que el simulador muestra de forma interactiva.
E = −∇V (menos el gradiente del potencial). El campo apunta en la dirección en que V decrece más rápido. Donde las equipotenciales están muy juntas, el campo es intenso.
Una pareja de cargas de igual magnitud y signos opuestos separadas por una distancia pequeña. Es el modelo básico para describir moléculas polares como el agua y para entender antenas.
El campo respeta la simetría de la distribución. En un cuadrupolo simétrico, el centro tiene E = 0 y la disposición se mantiene invariante bajo rotaciones de 180°. Las simetrías simplifican muchos problemas reales.
Cómo resolver un problema de electrostática — paso a paso
Anota cada carga con su valor (con signo) y sus coordenadas. Dibuja un esquema.
Si te piden fuerza sobre una carga, usa E (vectorial). Si te piden energía o trabajo, usa V (escalar, más sencillo).
Para cada carga, halla su distancia r al punto y aplica E = kq/r² o V = kq/r. Para E, ten en cuenta la dirección.
V se suma como números (con signo). E se suma como vectores: descompón en Eₓ y Eᵧ primero y suma componentes.
Coloca las cargas en este simulador y arrastra la carga de prueba al punto donde hiciste el cálculo. Compara el módulo de E y V con tu resultado.
Mejores prácticas
Si necesitas energía o trabajo, calcular V primero ahorra mucho álgebra vectorial.
Para sumar varios campos, descompón cada uno en Eₓ y Eᵧ; suma componentes y luego recombina.
Si la configuración es simétrica respecto a un eje, muchas componentes se anulan. Identifícalo antes de calcular.
E en N/C (= V/m), V en voltios, F en newtons. Si te sale algo con unidades raras, revisa los factores 10⁻⁹ del nano.
Activar líneas y equipotenciales a la vez te enseña que se cruzan en ángulo recto. Es la mejor intuición geométrica del campo.
En problemas reales, q₀ debe ser pequeña para no perturbar el campo que mide. Aquí mantenemos q₀ = 1 nC.
- Confundir E (vector, en N/C) con V (escalar, en voltios). Son magnitudes muy distintas, aunque están relacionadas.
- Olvidar el signo de la carga al calcular V: una carga negativa produce V negativo, no positivo.
- Sumar magnitudes |E₁| + |E₂| en lugar de sumar vectores. El campo total no es la suma de módulos.
- Dibujar líneas de campo que se cortan. Físicamente imposible: el campo en cada punto tiene una sola dirección.
- Aplicar F = qE cuando la carga no es de prueba: una carga grande modifica el campo que la rodea y la fórmula deja de ser exacta.
- Mezclar unidades: 1 nC = 10⁻⁹ C. No usar la conversión correcta da resultados con errores de 10⁹.