Electricidad (también Fundamentos Físicos de la Ingeniería, Física).

Visualizador de campos magnéticos creados por corrientes eléctricas en hilos rectos infinitos.

Marcos H. Giménez Valentín, Isabel Salinas Mar�n y Juan Antonio Monsoriu Serra.

Creado con Easy Java Simulations


Introducción

           El applet permite que el usuario sitúe las secciones de hilos rectos infinitos por los que circula corriente, bien hacia fuera de la pantalla (color rojo), bien hacia dentro (color azul), tanto de forma libre como seleccionando diversas distribuciones típicas. Los visores muestran mediante flechas el correspondiente campo magnético, así como una representación 3D de su módulo.

Objetivos


Instrucciones

  1. Se dispone de una caja con 20 círculos rojos, que representan sendas secciones de hilos rectos infinitos por los que circula corriente hacia fuera de la pantalla, y otros 20 azules en los que tiene sentido contrario. En el formato libre, se puede arrastrar cualquiera de esos hilos y colocarlo en el visor principal, creando la configuración deseada.
  2. El visor principal muestra mediante flechas el campo magnético en los puntos de una malla rectangular. La densidad de esa malla se puede modificar arrastrando la deslizadera de título Densidad de la malla.
  3. Existe un visor 3D, Módulo del campo, que representa verticalmente dicha magnitud.
  4. Arrastrando con el ratón se puede modificar el punto de vista en el visor 3D. Se puede recuperar la perspectiva inicial pulsando sobre la opción Restaurar vista en el menú Herramientas.
  5. Por todos los hilos circulan corrientes de la misma magnitud, hacia fuera de la pantalla los de selección roja, y hacia dentro los de sección azul. Dicha magnitud se puede modificar arrastrando la deslizadera de título Magnitud de las corrientes. Si se quiere una corriente de doble intensidad que las otras, es preciso colocar dos en la misma posición.
  6. El campo tiende a infinito al aproximarnos a un hilo. Para facilitar la visualización, se establece un umbral máximo a partir del cual no se representa el campo. Los puntos donde este campo es excesivamente grande se representan en el visor principal con un cuadrado negro, y en el visor 3D con una secci�n horizontal de color negro. El umbral se puede modificar arrastrando la deslizadera de título Tamaño máximo visible.
  7. Debido a la gran disparidad de tamaños de las flechas que se muestran en el visor principal, puede ser complicado visualizar la orientación de las mismas. En tal caso puede activarse la opción Mostrar vectores unitarios, que muestra las flechas con su dirección correcta, pero todas con idéntica longitud. De esta forma puede observarse con mayor facilidad el esquema de líneas de campo. Además, el visor 3D permite seguir visualizando el módulo.
  8. La lista desplegable permite sustituir la distribución libre de los hilos por distintas configuraciones específicas. En ellas, no es posible desplazar interactivamente los hilos, pero a cambio se activan una o dos deslizaderas, según el caso, con las que se puede modificar sus parámetros característicos. Seleccionando de nuevo la distribución libre, es posible desplazar los hilos a partir de sus ubicaciones anteriores.
  9. La opción Devolver hilos a caja en el menu Herramientas limpia el visor principal y restaura la distribución libre.
  10. La opción Reinciar en el menú Herramientas devuelve la simulación a su estado inicial.

Ejemplo

  1. Arrástrese un círculo rojo al visor. Obsérvese el patrón del campo magnético a su alrededor.
  2. Devuélvase el círculo rojo a la caja. Arrástrese un círculo azul al visor. Compárese el patrón con el observado anteriormente.
  3. Selecciónese en la lista desplegable la opción Cintas antiparalelas. Actívese la opción Mostrar vectores unitarios. Obsérvese el patrón que siguen las líneas de campo.
  4. Utilizando la deslizadera Distancia entre las cintas, redúzcase dicha distancia hasta que entre las dos series de hilos se visualicen únicamente tres líneas de campo. Analícese la similitud entre el patrón de este campo magnético con el que genera un imán.

Applet