Campo eléctrico de una carga puntual en el espacio libre

Una carga eléctrica puntual en reposo en el espacio libre, se manifiesta, y esta se puede detectar a través del concepto de campo, específicamente el campo eléctrico E. La naturaleza de esta magnitud física es vectorial ya que posee magnitud y dirección y su propagación depende del medio en el que se encuentra, así en el espacio libre caracterizado por una constante denominada permitividad eléctrica cuyo valor es eo=8,85x10^(-12) F/m, se cuantifica a través de la ley de Gauss está dado por E=[1/(4*pi*eo)]*q/r^2. donde r es la distancia desde la carga (punto fuente) hacia el punto donde se calcula la intensidad del campo (punto campo), y q es la magnitud de la carga eléctrica que puede ser positiva o negativa.

Movimiento de proyectiles en el espacio libre

El estudio del movimiento de los cuerpos se enfocan desde el punto de vista geométrico considerando solamente la relación espacio-tiempo, es decir sin considerar las causas, es decir sin considerar fuerzas, un caso idealizado, espacio libre.

Una partícula que es lanzada desde el horizonte con un ángulo de tiro theta con velocidad vo, se estudia en dos dimensiones x (horizontal) e y (vertical). En el horizonte el movimiento se da con velocidad constante dado por vx=vo*cos(theta) y en la vertical el movimiento se da con aceleración constante a=g=9.8 m/s2 con velocidad inicial vy=vo*sen(theta).

La composición de los movimiento en el horizonte y la vertical genera una trayectoria parabólica por lo caul también se denomina movimiento parabólico. la ecuación de la trayectoria de la partícula en movimiento en el espacio libre esta dado por y=x*tan(theta)-0.5*g*x^2 / [vo*cos(theta)]^2.

Ecuación de continuidad, Principio de Conservación de la Carga Eléctrica

La carga eléctrica como la masa es una propiedad intrínseca de la materia, esto implica que solo podemos describirlo a través de su manifestación, y esto se verifica cuando cuantificamos el campo eléctrico cuando las cargas están en reposo y el campo magnético cuando las cargas eléctricas están en movimiento, lo que nos lleva a describir las interacciones electromagnéticas como la luz por ejemplo. 

Campos vectoriales y escalares, operador Nabla

Los fenómenos electromagnéticos son originados por cargas eléctricas en reposo o en movimiento, entonces una carga eléctrica de signo positivo o negativo ocasiona una acción en su entorno, y para ello donde se calcula la acción denominaremos "punto campo" y punto fuente donde se encuentra la carga que genera la acción.

Un concepto más amplio para calcular la acción de la "carga eléctrica" en todos los puntos del espacio, es el campo que viene a ser una función que da el valor del campo así como su dirección en todos los puntos.Entonces hablamos de un campo vectorial, pero también podemos hablar de campo escalar cuando solamente determinamos el valor o magnitud. Es decir tenemos campos vectoriales y escalares.

Simuladores de Experimentos en la Enseñanza de la Física

En 1940 en los Estados Unidos de Norteamérica (USA) se construyeron grandes puentes, uno de estos es el de TACOMA, que manifestaba un comportamiento muy particular aún con vientos leves, este oscilaba aún cuando estaba siendo construido. El asunto es que cierto día (7-nov-1940) cuando la velocidad del viento fue de aproximadamente, 64 km/h, el puente se retorció y a las 11:00 de la mañana el puete colapsó. Fedor Von Karman, físico del Instituto Tecnológico de California CALTECH, realizó una simulación en un tunel de viento y llegó a la conclusión que la causa del desastre fueron las oscilaciones resonantes, desde entonces para la construcción de puentes previo a su construcción debe pasar por el túnel viento.(El universo mecánico CALTECH).

Circulación de la Densidad de Flujo Magnético B y la ley de Ampere

Cuando una corriente constante circula a través de un alambre conductor no magnético, estas producen un efecto, este es la densidad de flujo magnético B. Entonces esta magnitud física comienza a circular a través de un camino cerrado que envuelve al alambre conductor. Si consideramos que el alambre conductor es totalmente homogéneo (idealizado) el camino cerrado constituye una circunferencia envolvente al alambre conductor, caso contrario son solamente caminos cerrados diferentes a la circunferencia. Lo interesante es que la densidad de flujo magnético B circula a través del mencionado camino, y esta circulación se puede identificar a través de la regla de la mano derecha.

Imágenes Electrostáticas

Cuando se cuantifica la manifestación de cargas eléctricas, en condiciones electrostáticas, se recurre al concepto de campo, siendo estas de tipo escalar o vectorial. Así tenemos un campo eléctrico (vectorial), un potencial eléctrico (campo escalar). Para el caso de cargas puntuales, el campo escalar y vectorial está determinada por la expresiones correspondientes.