Electromagnetismo
Campo de carga lineal
La carga lineal crea un campo con simetría cilíndrica; prueba las flechas E arriba y abajo de la línea.
Campo de carga lineal — simulación interactiva de Electromagnetismo. La carga lineal crea un campo con simetría cilíndrica; prueba las flechas E arriba y abajo de la línea. Laboratorio virtual de física gratuito en el navegador con mediciones SI en vivo y un tutorial guiado.
Campo de carga lineal
La carga lineal crea un campo con simetría cilíndrica; prueba las flechas E arriba y abajo de la línea.
Una carga lineal uniforme λ crea un campo eléctrico con simetría cilíndrica E ∝ λ/r perpendicular a la línea. Una carga lineal estática no tiene corriente, así que B = 0 — sobre una carga de prueba solo actúa la fuerza eléctrica F_E = qE (mostrada como la flecha amarilla F_E). Compara |E| arriba y abajo de la línea en el panel de propiedades; reducir a la mitad la distancia duplica el campo.
- Campo de carga lineal E ∝ λ/r (cilíndrico)
- Fuerza eléctrica F = qE
Resumen de la investigación
Planifica la pregunta antes de abrir el laboratorio
El resumen refleja la página prerenderizada: la pregunta guía, las predicciones contrapuestas, los roles de las variables, las leyes que rigen, la preparación y las indicaciones de análisis y extensión permanecen visibles y en este orden.
Pregunta guía
Una barra recta finita transporta cargas distribuidas uniformemente a lo largo de su longitud. En la bisectriz perpendicular, ¿el campo de una línea de carga sigue la misma ley 1/r² que una carga puntual?
Predicciones a evaluar
- Sí, desde bastante lejos todavía parece una carga puntual.
- El campo no depende de la distancia desde una distribución de carga extendida.
- No, una línea de carga finita tiene su propia dependencia de la distancia, más compleja, no una simple ley 1/r².
Roles de las variables
Lo que configuraste:
- Distancia perpendicular d (m)
Lo que mides:
- Intensidad de campo E_y (N/C)
Cómo se desarrolla la investigación
- Abra el preajuste de carga lineal y presione Restablecer. La varilla lleva una densidad de carga lineal de 2 nC/m a lo largo de 4.8 m.
- Habilite la lectura de intensidad de campo en la bisectriz perpendicular.
- Establezca la distancia perpendicular desde el punto medio de la varilla para cada prueba y registre la intensidad del campo.
Lo que la hoja de trabajo imprimible les pide a los estudiantes que resuelvan
- Para una prueba, calcule E_y = −2kλL_half/(d·√(L_half² + d²)) usando k = 8.99×10⁹ N·m²/C², λ = 2 nC/m, L_half = 2.4 m. Compare con la tabla.
- Explique por qué el campo de una línea finita de carga no se reduce a una ley de potencia limpia como 1/r²; depende tanto de la distancia d como de la media longitud de la varilla a través de la combinación √(L_half² + d²).
Dónde aparece esto más allá del laboratorio
- Cuando la distancia d se vuelve muy pequeña comparada con la longitud de la varilla, la fórmula se aproxima a E ≈ −2kλ/d (el resultado clásico de la "línea infinita de carga", que decae como 1/d y no como 1/d²). Explique, usando su fórmula, por qué la varilla finita se comporta como una infinita cuando está muy cerca de ella.
- Como la distancia d se vuelve muy grande en comparación con la longitud de la varilla, la fórmula debe aproximarse al resultado de carga puntual E ≈ kQ_total/d² (con Q_total = λ·2L_half). Explique físicamente por qué una distribución de carga extendida parece una carga puntual desde una distancia suficiente.
- AP Physics 2 — Unit 10: Electric Force, Field, and Potential
- AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 8: Electric Charges, Fields, and Gauss's Law
- IB Physics — D.2 Electric and magnetic fields
- General High School Physics — Magnetism & electromagnetism
- NGSS High School Physics — Gravitational and electrostatic forces
- Bienvenido a Carga lineal
- Selecciona la carga de prueba
- Pulsa Reproducir
- Campo de una carga lineal
- Abre el panel de propiedades
- ¡Lo lograste!
Abre la simulación interactiva para construir la escena, presiona Play y explora con mediciones en tiempo real y un tutorial guiado.
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