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Líneas de campo

De Laplace

(Diferencias entre revisiones)
(Definición)
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==Definición==
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Dado un campo vectorial <math>\mathbf{E}(\mathbf{r})\,</math>, sus ''líneas de campo'' son las curvas que en cada punto son tangentes al valor del campo en dicho punto.
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[[Imagen:lineascampo.png|Right]]Dado un campo vectorial <math>\mathbf{E}(\mathbf{r})\,</math>, sus ''líneas de campo'' son las curvas que en cada punto son tangentes al valor del campo en dicho punto.
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Matemáticamente, si <math>\mathbf{r}\,</math> es un punto de una línea de campo, y <math>\mathbf{r}+\mathrm{d}\mathbf{r}\,</math> es el ''siguiente'' punto a lo largo de la misma línea, se cumple que
Matemáticamente, si <math>\mathbf{r}\,</math> es un punto de una línea de campo, y <math>\mathbf{r}+\mathrm{d}\mathbf{r}\,</math> es el ''siguiente'' punto a lo largo de la misma línea, se cumple que

Revisión de 19:59 2 dic 2007

Contenido

1 Definición

RightDado un campo vectorial \mathbf{E}(\mathbf{r})\,, sus líneas de campo son las curvas que en cada punto son tangentes al valor del campo en dicho punto.

Matemáticamente, si \mathbf{r}\, es un punto de una línea de campo, y \mathbf{r}+\mathrm{d}\mathbf{r}\, es el siguiente punto a lo largo de la misma línea, se cumple que

\mathrm{d}\mathbf{r}\parallel \mathbf{E}

Dos vectores son paralelos cuando son proporcionales, esto es

\mathrm{d}\mathbf{r}=\mathbf{E}\,\mathrm{d}t

donde la constante de proporcionalidad debe ser diferencial, pues \mathrm{d}\mathbf{r}\, es un vector de módulo diferencial y \mathbf{E}\, no lo es. Podemos escribir esta relación como una ecuación diferencial

\frac{\mathrm{d}\mathbf{r}}{\mathrm{d}t} = \mathbf{E}(\mathbf{r})

Podemos leer esta ecuación como que nos movemos a lo largo de la línea con una velocidad dada por el valor del campo en cada punto. El parámetro t\, no es el tiempo, pero para interpretar los resultados podemos imaginárnoslo como tal

Esta ecuación diferencial es vectorial, lo cual quiere decir que en realidad contiene tres ecuaciones escalares acopladas, por ejemplo, en cartesianas

\frac{\mathrm{d}x}{\mathrm{d}t} = E_x(x,y,z)   \frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}t} = E_y(x,y,z)   \frac{\mathrm{d}z}{\mathrm{d}t} = E_z(x,y,z)

El que las ecuaciones sean acopladas implica que no pueden resolverse sucesivamente. Para hallar x(t)\, precisamos de y(t)\, y z(t)\, y viceversa. Por ello, en pocas ocasiones pueden determinarse analíticamente las ecuaciones de las líneas de campo, incluso en casos sencillos. Numéricamente, en cambio, suele ser un ejercicio sencillo.

2 Campo uniforme

3 Campo central

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