FISAR Sim es un espacio de simulaciones interactivas y laboratorios virtuales pensado para aprender física de otra manera.
Acá los conceptos no se quedan en la teoría: se pueden explorar, probar y ver en acción.
La idea es simple, usar la simulación o laboratorio como herramienta para entender mejor fenómenos de electricidad y magnetismo, de forma más clara e intuitiva.

Listado de simulaciones interactivas y de laboratorios virtuales

Laboratorio virtual. MRUA en plano inclinado
Virtual Laboratory. Uniformly Accelerated Rectilinear Motion on an Inclined Plane

Ley de Coulomb
Coulomb’s Law

Cálculo de campo eléctrico
Electric field calculation

Movimiento de cargas en un campo eléctrico
Movement of charges in an electric field

Flujo eléctrico
Electric flow

Ley de Gauss
Gauss’s Law

Ley de Gauss para una carga puntual

Gauss’s Law for a point charge

Campo eléctrico y potencial eléctrico
Electric field and electric potential

Laboratorio virtual: Gráfico de superficies equipotenciales y líneas de campo
Virtual laboratory: Graph of equipotential surfaces and field lines

Dieléctricos y capacitores
Dielectrics and capacitors

Laboratorio virtual de capacitores y dieléctricos
Capacitor and dielectric virtual laboratory

Asociación de capacitores: serie y paralelo
Capacitor combinations: series and parallel

Ley de Ohm
Ohm’s Law

Laboratorio virtual: Ley de ohm. Resistencia y lámpara
Virtual laboratory: Ohm’s Law. Resistance and lamp

Leyes de Kirchhoff
Kirchhoff’s Laws 

Circuito RC: Carga y descarga
RC Circuit: charging and discharging

Circuito RL: Repuesta transitoria
RL Circuit: transient response

Campo magnético de un conductor recto y largo
Magnetic field of a long, straight conductor

Movimiento de cargas en un campo B y E (placas paralelas)
Movement of charges in a B and E field (parallel plates)

Movimientos de cargas en campos magnéticos uniformes
Charge movements in uniform magnetic fields

Inducción electromagnética: Ley de Faraday – Ley de Lenz
Fields electromagnetic induction: Faraday’s Law – Lenz’s Law

Laboratorio virtual. MRUA en plano inclinado     [back]

Objetivo: Analizar las características del movimiento de un cuerpo que se desplaza en trayectoria recta con aceleración constante, comprendiendo las relaciones temporales entre posición, velocidad y aceleración.

Descripción breve: Simulación interactiva que permite estudiar el comportamiento cinemático de un móvil en una dimensión. Facilita la interpretación de gráficos funcionales y la validación de las ecuaciones horarias que describen cómo cambian la posición \(x\) y la velocidad \(v\) a lo largo del tiempo bajo una aceleración \(a\) uniforme:

\( x(t) = x_0 + v_0 t + \frac{1}{2} a t^2 \quad \rightarrow \quad v(t) = v_0 + a t \)

Cómo usar (pasos):

  • Establecer las condiciones iniciales del móvil: posición inicial (\(x_0\)), velocidad inicial (\(v_0\)) y el valor de la aceleración constante (\(a\)).
  • Iniciar la marcha del móvil y observar simultáneamente el desplazamiento y la construcción temporal de las gráficas correspondientes.
  • Utilizar las herramientas de pausa o captura de datos en instantes específicos (\(t\)) para registrar los valores numéricos de las variables cinemáticas.
  • Analizar el comportamiento cuando la aceleración tiene signo opuesto a la velocidad inicial (movimiento desacelerado o de frenado) y localizar el punto de retorno.
  • Comparar las pendientes y formas de las curvas obtenidas (\(x\) cuadrática, \(v\) lineal y \(a\) constante) con los fundamentos analizados en las clases teóricas.

Parámetros ajustables: Posición inicial (\(m\)), velocidad inicial (\(m/s\)), aceleración (\(m/s^2\)) y escalas de tiempo o reproducción de la animación.

Resultados esperados / observaciones: Se comprueba que la gráfica de posición en función del tiempo es una parábola cuya concavidad depende del signo de la aceleración. Asimismo, la pendiente de la recta en el gráfico de velocidad representa el valor exacto de la aceleración, demostrando que cambios iguales de tiempo producen variaciones iguales de velocidad.

Ley de Coulomb     [back]

Objetivo: Visualizar y cuantificar la fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales y comprender cómo depende de la magnitud de las cargas y de la distancia de separación entre ellas.

Descripción breve: Simulación interactiva que permite posicionar dos cargas puntuales, variar sus valores y su separación para observar la dirección y magnitud de la fuerza resultante mediante vectores y lecturas numéricas en tiempo real. La herramienta permite verificar la relación matemática:

\( F = k_e \cdot \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2} \)

Cómo usar (pasos):

  • Seleccionar el signo y el valor de cada carga (\(q_1\) y \(q_2\)) mediante los selectores.
  • Arrastrar las cargas en el espacio de trabajo o utilizar el control para modificar la distancia de separación \(r\).
  • Activar o desactivar la visualización de los vectores de fuerza para observar la dirección de la interacción.
  • Habilitar la visualización de la constante \(k_e\) y las unidades para realizar cálculos comparativos.
  • Leer la magnitud de la fuerza en el panel de la interfaz para diferentes configuraciones.

Parámetros ajustables: Valor y signo de las cargas (\(q\)), distancia \(r\), unidades de medida, mostrar/ocultar vectores de fuerza y fórmulas representativas.

Resultados esperados / observaciones: Se comprueba que la fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia; si la distancia se duplica, la fuerza se reduce a la cuarta parte. Cargas de distinto signo presentan fuerzas de atracción, mientras que cargas de igual signo se repelen. Cualquier cambio en la magnitud de las cargas modifica la fuerza de forma proporcional.

Cálculo del Campo Eléctrico     [back]

Objetivo: Visualizar y calcular el campo eléctrico resultante en un punto producido por una o varias cargas puntuales, y relacionarlo con el principio de superposición.

Descripción breve: Simulación interactiva que permite posicionar múltiples cargas puntuales (positivas o negativas) para observar sus vectores de campo individuales y el campo total resultante en puntos seleccionados. Proporciona lecturas numéricas de la magnitud y dirección del vector \(\mathbf{E}\), basándose en la expresión:

\( \mathbf{E}_{total} = \sum \mathbf{E}_i = \sum k_e \frac{q_i}{r_i^2} \mathbf{\hat{r}}_i \)

Cómo usar (pasos):

  • Agregar, eliminar o mover cargas puntuales en el espacio de trabajo, seleccionando su signo y valor.
  • Elegir puntos de observación o arrastrar un sensor para medir el campo en ubicaciones específicas.
  • Activar o desactivar la visualización de los vectores de campo individuales y del vector resultante para comprender la suma vectorial.
  • Consultar las lecturas numéricas y las fórmulas mostradas en la interfaz para verificar los cálculos manuales.

Parámetros ajustables: Valores y signos de las cargas (\(q_i\)), posiciones de las fuentes, punto de observación, escala de los vectores, mostrar/ocultar fórmulas y constantes físicas.

Resultados esperados / observaciones: Se verifica que el campo total es la suma vectorial de los campos individuales. La magnitud del campo decae con el cuadrado de la distancia (\(1/r^2\)) desde cada carga, y las direcciones reflejan el comportamiento de atracción o repulsión según la naturaleza de las fuentes.

Movimiento de Cargas en un Campo Eléctrico     [back]

Objetivo: Analizar y visualizar la trayectoria y dinámica de una carga en movimiento bajo la acción de un campo eléctrico, conectando los conceptos de fuerza eléctrica con aceleración y energía.

Descripción breve: Simulación interactiva que permite configurar campos eléctricos uniformes o generados por cargas puntuales para estudiar el comportamiento de una partícula de prueba. Facilita la observación de la trayectoria, velocidad y aceleración en tiempo real, basándose en la segunda ley de Newton aplicada a la fuerza electrostática:

\( \mathbf{F} = q\mathbf{E} = m\mathbf{a} \rightarrow \mathbf{a} = \frac{q}{m}\mathbf{E} \)

Cómo usar (pasos):

  • Seleccionar el tipo de campo (uniforme o producido por cargas) y configurar su intensidad y dirección.
  • Definir las propiedades de la partícula: carga (\(q\)), masa (\(m\)), posición y velocidad inicial.
  • Iniciar la simulación para seguir la trayectoria; utilizar los controles de pausa o reinicio para analizar tramos específicos.
  • Activar las visualizaciones de los vectores de fuerza, velocidad y aceleración, junto con las gráficas temporales (\(x(t)\), \(v(t)\) y energía).

Parámetros ajustables: Valor y signo de la carga (\(q\)), masa (\(m\)), velocidad inicial, posición, intensidad del campo eléctrico y escalas de visualización gráfica.

Resultados esperados / observaciones: La aceleración de la partícula es directamente proporcional a su carga e inversamente proporcional a su masa. Se pueden observar movimientos rectilíneos uniformemente variados o trayectorias curvas según la orientación de la velocidad inicial respecto al campo.

Flujo eléctrico     [back]

Objetivo: Visualizar y cuantificar el flujo del campo eléctrico a través de superficies planas o cerradas, y comprender su dependencia con la intensidad del campo, el área de la superficie y el ángulo de inclinación (Ley de Gauss).

Descripción breve: Simulación interactiva que permite exponer una superficie de prueba a un campo eléctrico uniforme para calcular el flujo resultante. La herramienta facilita la comprensión de cómo el producto escalar entre el vector campo y el vector área determina el flujo, basándose en la fórmula:

\( \Phi = E \cdot A \cdot \cos(\theta) \)

Cómo usar (pasos):

  • Configurar la intensidad y dirección del campo eléctrico uniforme mediante los controles deslizantes.
  • Ajustar las dimensiones de la superficie (largo/ancho) para modificar el área de contacto.
  • Rotar la superficie o cambiar la orientación del campo para observar cómo varía el ángulo \(\theta\) entre el vector normal y las líneas de campo.
  • Activar la visualización de los vectores \(\mathbf{E}\), \(\mathbf{A}\) (normal) y el valor calculado del flujo \(\Phi\).
  • Observar el comportamiento del flujo cuando la superficie es paralela o perpendicular a las líneas de campo.

Parámetros ajustables: Intensidad del campo eléctrico (\(E\)), área de la superficie (\(A\)), ángulo de inclinación (\(\theta\)), mostrar/ocultar vectores representativos, mostrar/ocultar líneas de campo y unidades de medida.

Resultados esperados / observaciones: El flujo es máximo cuando la superficie es perpendicular a las líneas de campo (\(\theta = 0^\circ\)) y nulo cuando es paralela (\(\theta = 90^\circ\)). El valor de \(\Phi\) es directamente proporcional a la intensidad de \(E\) y al área \(A\).

Ley de Gauss     [back]

Objetivo: Comprender la relación fundamental entre el flujo eléctrico neto a través de una superficie cerrada (superficie gaussiana) y la carga eléctrica neta encerrada en su interior.

Descripción breve: Simulación interactiva que permite posicionar una carga puntual dentro de una superficie cerrada de forma irregular. La herramienta permite visualizar cómo las líneas de campo atraviesan la superficie elegida y calcula en tiempo real el flujo neto resultante, demostrando que este solo depende de la carga encerrada según la expresión:

\( \Phi = \oint \mathbf{E} \cdot d\mathbf{A} = \frac{Q_{int}}{\varepsilon_0} \)

Cómo usar (pasos):

  • Seleccionar y posicionar un área dA en diferentes posiciones de la superficie gaussiana, con la finalidad de  observar la variación del vector dA y su proyección perpendicular con el vector E. 
  • Modificar la posición relativa de la carga en relación a la superficie.
  • Activar la visualización de las líneas de campo y los vectores diferenciales de área (\(d\mathbf{A}\)) en puntos específicos.
  • Consultar el panel de datos para observar el valor del flujo neto (\(\Phi\)) y la sumatoria de carga encerrada.

Parámetros ajustables: Dimensiones de la superficie, posición de la carga, mostrar/ocultar líneas de fuerza y visualización de la constante \(\varepsilon_0\).

Resultados esperados / observaciones: El flujo neto es proporcional a la suma algebraica de las cargas internas. Las cargas situadas fuera de la superficie no contribuyen al flujo neto total (el flujo que entra es igual al que sale). El flujo permanece constante independientemente del tamaño de la superficie siempre que la carga encerrada no cambie.

Ley de Gauss: Carga Puntual     [back]

Objetivo: Analizar la simetría esférica del campo eléctrico generado por una carga puntual y verificar que el flujo neto a través de una superficie gaussiana esférica depende exclusivamente del valor de dicha carga.

Descripción breve: Simulación interactiva que sitúa una carga puntual en el centro de una superficie esférica de radio variable. Permite visualizar la perpendicularidad entre el vector campo eléctrico y el vector diferencial de área en toda la superficie, facilitando el cálculo del flujo mediante la relación:

\( \Phi = E \cdot A = E \cdot (4\pi r^2) \)

Es una herramienta ideal para demostrar por qué el campo eléctrico de una carga puntual decae con el cuadrado de la distancia \((1/r^2)\).

Cómo usar (pasos):

  • Asignar un valor y signo a la carga central (\(q\)).
  • Modificar el radio (\(r\)) de la superficie esférica gaussiana mediante el control deslizante.
  • Activar la visualización de los vectores \(\mathbf{E}\) y \(d\mathbf{A}\) para comprobar que son paralelos en cualquier punto de la esfera.
  • Observar el valor de la intensidad del campo eléctrico (\(E\)) en la superficie a medida que cambia el radio.
  • Consultar el panel numérico para verificar que el flujo total (\(\Phi\)) permanece constante aunque el radio de la esfera cambie.

Parámetros ajustables: Magnitud y signo de la carga (\(q\)), radio de la esfera (\(r\)), mostrar/ocultar vectores, mostrar/ocultar líneas de campo y visualización de la densidad de flujo.

Resultados esperados / observaciones: El flujo eléctrico total es constante para un valor de \(q\) dado, sin importar el radio elegido. Al aumentar el radio, la intensidad del campo (\(E\)) disminuye, pero como el área (\(4\pi r^2\)) aumenta en la misma proporción, el flujo no varía. Esto confirma que el flujo depende solo de la fuente (la carga).

Campo Eléctrico y Potencial Eléctrico     [back]

Objetivo: Explorar la relación geométrica y física entre el campo eléctrico (vectorial) y el potencial eléctrico (escalar), visualizando cómo las líneas de campo son siempre perpendiculares a las superficies equipotenciales.

Descripción breve: Simulación interactiva que permite configurar arreglos de cargas puntuales para observar simultáneamente el mapa de vectores de campo y el mapa de potencial (gradiente de color o líneas equipotenciales). Facilita la comprensión de que el campo eléctrico apunta en la dirección en la que el potencial disminuye más rápidamente, permitiendo identificar regiones de alto y bajo voltaje en torno a las cargas.

\( \mathbf{E} = -\nabla V \)

Cómo usar (pasos):

  • Colocar una o más cargas (positivas/negativas) en el plano de trabajo para crear una configuración específica (ej. un dipolo).
  • Activar la visualización de las “Líneas de Campo” para ver la dirección de la fuerza eléctrica.
  • Activar la visualización de “Superficies Equipotenciales” (o usar un sensor de voltaje) para trazar líneas de igual potencial.
  • Mover un sensor de prueba por el espacio para obtener lecturas numéricas de la intensidad del campo (\(E\)) y el valor del potencial (\(V\)) en puntos específicos.
  • Observar cómo las líneas de campo cruzan las líneas equipotenciales formando siempre ángulos de \(90^\circ\).

Parámetros ajustables: Número de cargas, valor y signo de cada carga (\(q\)), posición de las cargas, visualización de malla (grid), mostrar/ocultar valores de voltaje, mostrar/ocultar vectores de campo y escala de colores para el potencial.

Resultados esperados / observaciones: Las líneas de campo nacen en cargas positivas (alto potencial) y mueren en cargas negativas (bajo potencial). Las superficies equipotenciales rodean a las cargas y nunca se cruzan entre sí. Se verifica visualmente que el campo eléctrico es el gradiente negativo del potencial, lo que significa que las cargas positivas “bajan” por la pendiente del potencial.

Laboratorio virtual: Gráfico de Superficies Equipotenciales y Líneas de Campo     [back]

Objetivo: Trazar y analizar la configuración espacial de las líneas de campo eléctrico y las superficies equipotenciales para diferentes distribuciones de carga puntual, comprendiendo su relación de ortogonalidad.

Descripción breve: Herramienta interactiva que permite al usuario “dibujar” el mapa electrostático de un sistema. Al colocar cargas en el plano, la simulación genera las líneas de fuerza que indican la dirección del campo \(\mathbf{E}\) y permite identificar los puntos de igual potencial \(V\), demostrando que el trabajo necesario para mover una carga sobre una superficie equipotencial es nulo.

\( W = -q \cdot \Delta V = 0 \text{ (sobre una equipotencial)} \)

Cómo usar (pasos):

  • Arrastrar cargas positivas y negativas al área de trabajo para crear configuraciones como dipolos, cuadripolos o cargas lineales.
  • Utilizar la herramienta de “Sensor de Potencial” para marcar puntos en el espacio; la simulación trazará automáticamente la línea equipotencial que pasa por ese punto.
  • Activar la superposición de “Líneas de Campo” para observar cómo estas parten de las cargas positivas y llegan a las negativas.
  • Verificar con la herramienta de ángulo que en cada intersección, la línea de campo y la equipotencial forman \(90^\circ\).
  • Limpiar el lienzo para probar configuraciones de cargas de igual signo y observar los puntos de equilibrio (donde el campo es nulo).

Parámetros ajustables: Valor de las cargas (\(q\)), posición de las fuentes, densidad de líneas de campo, precisión del trazado de equipotenciales y visualización de valores numéricos de voltaje.

Resultados esperados / observaciones: Se debe observar que las superficies equipotenciales nunca se cruzan entre sí y que son más densas en las regiones donde el campo eléctrico es más intenso. La simulación confirma que las líneas de campo son siempre normales a las equipotenciales en todo punto del espacio.

Dieléctricos en Capacitor     [back]

Objetivo: Analizar el efecto de la polarización de los materiales aislantes (dieléctricos) en la capacidad de almacenamiento de un condensador y en la intensidad del campo eléctrico resultante.

Descripción breve: Simulación interactiva que permite introducir diferentes bloques de materiales entre las placas de un capacitor. Visualiza cómo las moléculas del dieléctrico se orientan generando un campo inducido que se opone al campo externo, reduciendo la diferencia de potencial y aumentando la capacitancia según el factor \(\kappa\):

\( C = \kappa \cdot C_0 \quad \text{y} \quad \mathbf{E} = \frac{\mathbf{E}_0}{\kappa} \)

Cómo usar (pasos):

  • Cargar el capacitor conectándolo a una batería de voltaje \(V\).
  • Seleccionar un material dieléctrico (vidrio, teflón, papel o personalizado) con una constante \(\kappa\) específica.
  • Deslizar el bloque dieléctrico hacia el interior del espacio entre las placas y observar el cambio en los medidores de capacitancia y carga.
  • Activar la vista de “Cargas Relativas” para observar cómo aparecen cargas ligadas en las superficies del dieléctrico debido a la polarización.
  • Comparar los resultados cuando el capacitor está conectado a la batería (voltaje constante) frente a cuando está desconectado (carga constante).

Parámetros ajustables: Voltaje de la fuente, constante dieléctrica (\(\kappa\)), posición del dieléctrico (parcial o totalmente insertado) y visualización de vectores de campo eléctrico total e inducido.

Resultados esperados / observaciones: La introducción del dieléctrico siempre aumenta la capacitancia. Si el capacitor está aislado, el voltaje disminuye; si permanece conectado, la carga almacenada aumenta. Se verifica visualmente que el material dieléctrico reduce el campo eléctrico neto en su interior.

Laboratorio virtual de capacitores y dieléctricos    [back]

Objetivo: Investigar el efecto de introducir materiales no conductores (dieléctricos) entre las placas de un capacitor y analizar cómo se modifican la capacitancia, la carga almacenada y el campo eléctrico.

Descripción breve: Simulación interactiva que permite insertar diferentes materiales entre las placas de un capacitor. Facilita la comprensión de la polarización molecular y cómo la constante dieléctrica \(\kappa\) (o \(\epsilon_r\)) incrementa la capacidad de almacenamiento de carga del dispositivo según la relación:

\( C = \kappa \epsilon_0 \frac{A}{d} = \kappa C_0 \)

Cómo usar (pasos):

  • Ajustar la geometría del capacitor (área de las placas y distancia de separación).
  • Seleccionar diferentes materiales dieléctricos (vidrio, papel, teflón, etc.) o personalizar la constante \(\kappa\).
  • Deslizar el material dieléctrico dentro y fuera del espacio entre las placas para observar los cambios en tiempo real.
  • Monitorear mediante los medidores virtuales cómo varía el voltaje \(V\) y la carga \(Q\) (dependiendo de si el capacitor está conectado o no a una batería).
  • Visualizar las líneas de campo eléctrico y las cargas inducidas en la superficie del dieléctrico.

Parámetros ajustables: Constante dieléctrica (\(\kappa\)), área de placas (\(A\)), separación (\(d\)), voltaje de la fuente y posición del dieléctrico.

Resultados esperados / observaciones: Se verifica que la introducción de un dieléctrico siempre aumenta la capacitancia. Si el capacitor está aislado, el voltaje disminuye; si permanece conectado a la fuente, la carga almacenada aumenta. El campo eléctrico resultante en el interior se reduce debido al campo opuesto generado por la polarización del material.

Asociación de Capacitores: Serie y Paralelo     [back]

Objetivo: Comprender el comportamiento de los sistemas de almacenamiento de energía mediante el análisis de configuraciones en serie y paralelo, y calcular la capacitancia equivalente resultante.

Descripción breve: Simulación interactiva que permite configurar arreglos de dos o más capacitores. Facilita la observación de cómo se distribuye la carga \(Q\) y la diferencia de potencial \(V\) según el tipo de conexión, verificando las relaciones matemáticas fundamentales:

Serie: \( \frac{1}{C_{eq}} = \sum \frac{1}{C_i} \)     |     Paralelo: \( C_{eq} = \sum C_i \)

Cómo usar (pasos):

  • Seleccionar el modo de conexión (Serie o Paralelo) en el panel de control.
  • Ajustar los valores de capacitancia para cada componente utilizando los controles deslizantes.
  • Observar cómo cambia la energía almacenada total y la carga en cada placa según la configuración elegida.
  • Activar la visualización de “Capacitor Equivalente” para comparar el sistema complejo con un único componente representativo.
  • Utilizar el voltímetro virtual para medir la caída de tensión en cada capacitor individual.

Parámetros ajustables: Capacitancia de cada unidad (\(\mu F\)), voltaje de la fuente, tipo de circuito (serie/paralelo) y visualización de carga acumulada.

Resultados esperados / observaciones: En paralelo, la capacitancia total siempre es mayor que la mayor de las capacitancias individuales. En serie, la capacitancia equivalente es siempre menor que la menor de las individuales. Además, se puede comprobar que en serie la carga es la misma para todos, mientras que en paralelo el voltaje es constante.

Ley de Ohm     [back]

Objetivo: Verificar la relación lineal entre el voltaje, la corriente y la resistencia en un circuito eléctrico simple, y comprender cómo cada parámetro afecta el flujo de carga.

Descripción breve: Simulación interactiva que muestra de manera macroscópica y microscópica cómo la variación de la diferencia de potencial \(V\) y la resistencia \(R\) modifican la intensidad de la corriente \(I\). Utiliza una representación visual donde el tamaño de las variables en la ecuación cambia proporcionalmente a sus valores físicos, permitiendo una comprensión intuitiva de la relación:

\( V = I \cdot R \)

Cómo usar (pasos):

  • Ajustar el voltaje de la fuente (\(V\)) mediante el control deslizante y observar el cambio en la intensidad de la corriente.
  • Modificar el valor de la resistencia (\(R\)) del componente y notar cómo se dificulta o facilita el paso de los portadores de carga.
  • Observar el tamaño de las letras \(V\), \(I\) y \(R\) en la fórmula principal para visualizar la proporcionalidad directa e inversa.
  • Consultar las lecturas numéricas de los medidores integrados (Voltios, Amperios y Ohmios) para realizar cálculos manuales y compararlos con la simulación.

Parámetros ajustables: Voltaje de la batería (\(V\)), valor de la resistencia (\(R\)), mostrar/ocultar etiquetas de unidades y visualización del flujo de carga.

Resultados esperados / observaciones: La corriente es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia. A mayor resistencia (con voltaje constante), la corriente disminuye; si se aumenta el voltaje (manteniendo la resistencia), la corriente aumenta de forma lineal.

Laboratorio virtual: Ley de Ohm. Resistencia y Lámpara     [back]

Objetivo: Comparar el comportamiento de un conductor óhmico (resistencia fija) frente a uno no óhmico (lámpara), analizando cómo varía la corriente en función del voltaje en ambos casos.

Descripción breve: Simulación experimental que permite recolectar datos de voltaje \(V\) y corriente \(I\) para dos componentes distintos. Mientras que el resistor mantiene una relación lineal constante, la lámpara muestra cómo el aumento de temperatura afecta su resistencia, permitiendo verificar la Ley de Ohm y sus límites prácticos.

\( V = I \cdot R \quad \text{y} \quad P = V \cdot I \)

Cómo usar (pasos):

  • Seleccionar el componente a probar (Resistencia o Lámpara) en el tablero de conexiones.
  • Variar el voltaje de la fuente de alimentación utilizando el dial o control deslizante.
  • Registrar los valores de corriente indicados por el amperímetro para cada nivel de voltaje.
  • Observar el brillo de la lámpara; a medida que aumenta el voltaje, el filamento se calienta y su resistencia cambia.
  • Utilizar los datos obtenidos para graficar la curva característica \(V\) vs \(I\) y determinar si el comportamiento es lineal.

Parámetros ajustables: Voltaje de la fuente, tipo de componente (Resistor/Lámpara), visualización de instrumentos de medición y escalas de los multímetros.

Resultados esperados / observaciones: Para el resistor, la gráfica \(V\) vs \(I\) será una línea recta cuya pendiente es la resistencia. Para la lámpara, la curva se desviará de la linealidad debido al efecto Joule, demostrando que la resistencia del filamento aumenta con la temperatura.

Laboratorio Virtual de Ley de Ohm y Circuitos    [back]

Objetivo: Construir y analizar circuitos eléctricos complejos para verificar la validez de la Ley de Ohm y las Leyes de Kirchhoff en un entorno controlado.

Descripción breve: Laboratorio virtual interactivo que proporciona una mesa de trabajo con componentes reales (baterías, resistencias, cables e interruptores). Permite realizar mediciones precisas de voltaje e intensidad, facilitando el estudio de cómo la configuración del circuito afecta el comportamiento de las variables eléctricas:

\( I = \frac{V}{R_{eq}} \)

Cómo usar (pasos):

  • Seleccionar y arrastrar componentes desde el inventario hacia el área de trabajo.
  • Conectar los elementos mediante cables para formar lazos cerrados.
  • Utilizar el voltímetro (en paralelo) y el amperímetro (en serie) para medir los parámetros en diferentes puntos del circuito.
  • Modificar los valores internos de las resistencias y el voltaje de la fuente haciendo clic sobre cada componente.
  • Cambiar entre la vista de “Componentes Reales” y “Símbolos Esquemáticos” para familiarizarse con la representación técnica de circuitos.

Parámetros ajustables: Resistencia de cada componente, voltaje de la batería, resistencia interna de la fuente, resistencia de los cables y visualización del flujo de electrones o corriente convencional.

Resultados esperados / observaciones: El estudiante podrá comprobar que la corriente total depende de la resistencia equivalente del arreglo. La simulación permite identificar visualmente errores comunes, como cortocircuitos (representados por fuego o cables rojos), y verificar que la suma de las caídas de tensión en un lazo cerrado es igual al voltaje de la fuente.

Leyes de Kirchhoff: Análisis de Circuitos Complejos   [back]

Objetivo: Aplicar los principios de conservación de la carga y de la energía para resolver circuitos eléctricos que no pueden simplificarse mediante asociaciones serie-paralelo, analizando la distribución de corrientes y potenciales en nodos y mallas.

Descripción breve: Simulación interactiva que permite construir y analizar redes eléctricas con múltiples fuentes y resistencias. Facilita la verificación experimental de la Ley de Nodos y la Ley de Mallas, permitiendo visualizar el flujo de portadores de carga y las caídas de tensión en cada rama del circuito:

1ª Ley (Nodos): \( \sum I_{entrante} = \sum I_{saliente} \)    
2ª Ley (Mallas): \( \sum \Delta V = 0 \)

Cómo usar (pasos):

  • Configurar la red eléctrica ajustando los valores de las resistencias (\(R\)) y las fuerzas electromotrices (\(\varepsilon\)) de las fuentes.
  • Identificar los nodos del circuito y utilizar el amperímetro virtual para medir las intensidades de corriente en cada rama.
  • Recorrer las mallas cerradas utilizando el voltímetro para registrar las subidas y caídas de potencial, verificando que su suma algebraica sea nula.
  • Observar la dirección convencional de la corriente y compararla con el movimiento real de los electrones mediante la animación del flujo.
  • Cambiar la polaridad de las fuentes para observar cómo se reconfiguran las corrientes y los signos de las diferencias de potencial.

Parámetros ajustables: Resistencia de cada rama (\(\Omega\)), voltaje de las fuentes (\(V\)), configuración de la red y escalas de medición de los instrumentos.

Resultados esperados / observaciones: Se comprueba que en cualquier nodo la suma de corrientes es cero, y que en cualquier trayectoria cerrada la energía suministrada por las fuentes es igual a la energía disipada por las resistencias. El simulador permite validar los resultados obtenidos mediante el método de mallas o nodos estudiado en la teoría.

Circuito RC: Carga y Descarga [back]

Objetivo: Estudiar la respuesta temporal de un circuito compuesto por una resistencia y un capacitor, analizando los procesos de almacenamiento y liberación de energía.

Descripción breve: Simulación interactiva que permite observar cómo el voltaje y la corriente varían con el tiempo durante la carga y descarga de un capacitor. Facilita la comprensión de la constante de tiempo \(\tau = R \cdot C\), que determina la rapidez con la que el sistema alcanza su estado estacionario.

\( V_c(t) = V_0 \cdot (1 – e^{-t/RC}) \quad \text{y} \quad \tau = R \cdot C \)

Cómo usar (pasos):

  • Configurar los valores de la resistencia (\(R\)) y la capacitancia (\(C\)) del circuito.
  • Accionar el interruptor hacia la posición de “Carga” para observar cómo el voltaje en el capacitor aumenta gradualmente.
  • Cambiar el interruptor a “Descarga” para ver cómo la energía almacenada se disipa a través de la resistencia.
  • Utilizar el cronómetro y los gráficos en tiempo real para medir el tiempo que tarda el voltaje en alcanzar el \(63.2\%\) de su valor máximo (\(\tau\)).
  • Observar el comportamiento de la corriente, notando que es máxima al inicio y tiende a cero a medida que el capacitor se carga.

Parámetros ajustables: Voltaje de la fuente, resistencia (\(\Omega\)), capacitancia (\(F\)), posición del interruptor y escalas de los ejes en los gráficos de \(V\) vs \(t\) e \(I\) vs \(t\).

Resultados esperados / observaciones: Se verifica que una mayor resistencia o una mayor capacitancia aumentan la constante de tiempo, haciendo que el proceso sea más lento. Las curvas exponenciales obtenidas permiten validar experimentalmente las ecuaciones teóricas de carga y descarga de un circuito RC.

Circuito RL: Respuesta Transitoria   [back]

Objetivo: Analizar el comportamiento de un circuito compuesto por una resistencia y un inductor, estudiando la oposición al cambio de corriente y el almacenamiento de energía en forma de campo magnético.

Descripción breve: Simulación interactiva que permite observar cómo evoluciona la corriente \(I\) con el tiempo al cerrar o abrir un circuito con inductancia. Permite visualizar el fenómeno de la autoinducción y comprender la constante de tiempo inductiva \(\tau = L / R\), que define la velocidad de respuesta del sistema:

\( I(t) = \frac{V}{R} (1 – e^{-t/(L/R)}) \quad \text{y} \quad \tau = \frac{L}{R} \)

Cómo usar (pasos):

  • Configurar los valores de la resistencia (\(R\)) y la inductancia (\(L\)) del solenoide.
  • Cerrar el interruptor para observar el crecimiento exponencial de la corriente hasta alcanzar su valor máximo estacionario.
  • Abrir el circuito o conmutar la fuente para analizar el proceso de descarga de energía almacenada en el campo magnético del inductor.
  • Utilizar las gráficas de \(I\) vs \(t\) y de diferencia de potencial en el inductor (\(V_L\)) para verificar el cumplimiento de la Ley de Faraday-Lenz.
  • Medir el tiempo necesario para que la corriente alcance aproximadamente el \(63\%\) de su valor final para determinar la constante \(\tau\).

Parámetros ajustables: Inductancia (\(H\)), Resistencia (\(\Omega\)), Voltaje de la fuente (\(V\)), y escalas de tiempo en los osciloscopios virtuales.

Resultados esperados / observaciones: A diferencia de un circuito puramente resistivo, la corriente no alcanza su valor máximo de forma instantánea. Un aumento en la inductancia \(L\) o una disminución en la resistencia \(R\) resultará en un tiempo de respuesta más lento (mayor constante de tiempo).

Campo magnético de un conductor recto y largo   [back]

Objetivo: Determinar las características del campo magnético generado por una corriente eléctrica que circula a través de un conductor rectilíneo, analizando la relación entre la intensidad de corriente, la distancia al conductor y la permeabilidad del medio. Descripción breve: Simulación interactiva que permite visualizar las líneas de inducción magnética alrededor de un hilo conductor. Facilita la comprensión de la Ley de Biot-Savart aplicada a corrientes estacionarias y permite verificar experimentalmente cómo la magnitud del campo \(B\) varía inversamente con la distancia \(r\):
\( B = \frac{\mu_0 I}{2 \pi r} \)
Cómo usar (pasos):
  • Ajustar la intensidad de la corriente (\(I\)) y observar cómo cambia la densidad de las líneas de campo.
  • Invertir el sentido de la corriente para visualizar el cambio en la dirección del vector campo magnético mediante la Regla de la Mano Derecha.
  • Desplazar el sensor de campo magnético (brújula o sonda) para medir la magnitud de \(B\) en diferentes puntos del espacio.
  • Utilizar las herramientas de medición para graficar la relación entre \(B\) y \(1/r\), comprobando la linealidad del fenómeno.
  • Activar la visualización de vectores para identificar la naturaleza tangencial de las líneas de campo respecto a las circunferencias concéntricas al conductor.
Parámetros ajustables: Intensidad de corriente (\(A\)), sentido del flujo eléctrico, distancia del punto de observación (\(r\)) y permeabilidad magnética del medio.

Resultados esperados / observaciones: Se verifica que las líneas de campo magnético son círculos concéntricos al conductor. El sentido del campo es perpendicular tanto al radio como a la dirección de la corriente. Al duplicar la distancia al hilo, la intensidad del campo se reduce a la mitad, confirmando la relación de proporcionalidad inversa.

Fuerza de Lorentz y Selector de Velocidades   [back]

Objetivo: Analizar el movimiento de partículas cargadas en presencia de campos eléctricos y magnéticos combinados, y comprender el principio físico del selector de velocidades basado en el equilibrio de fuerzas.

Descripción breve: Simulación interactiva que permite estudiar la trayectoria de una carga puntual sometida a la Fuerza de Lorentz. El simulador recrea un dispositivo donde campos \(\vec{E}\) y \(\vec{B}\) perpendiculares entre sí actúan sobre la partícula, permitiendo que solo aquellas con una velocidad específica atraviesen el sistema sin desviarse:

\( \vec{F} = q (\vec{E} + \vec{v} \times \vec{B}) \quad \text{Condición de equilibrio:} \quad v = \frac{E}{B} \)

Cómo usar (pasos):

  • Seleccionar el tipo de partícula (protón, electrón o ion personalizado) y ajustar su velocidad inicial.
  • Configurar la intensidad y dirección del campo eléctrico (\(E\)) y del campo magnético (\(B\)).
  • Lanzar la partícula y observar su trayectoria: rectilínea (si las fuerzas eléctrica y magnética se cancelan) o curva (si predomina una de ellas).
  • Ajustar los campos para lograr que la partícula pase a través de la rendija de salida, verificando la relación \(v = E/B\).
  • Visualizar los vectores fuerza \(F_e\) y \(F_m\) en tiempo real para comprender cómo interactúan sobre la carga.

Parámetros ajustables: Intensidad del campo eléctrico (\(V/m\)), inducción magnética (\(T\)), carga (\(q\)), masa (\(m\)) y velocidad de disparo.

Resultados esperados / observaciones: Se comprueba que el selector de velocidades es independiente de la masa y la carga de la partícula, dependiendo únicamente de la magnitud de los campos. Una partícula con \(v > E/B\) se desviará en el sentido de la fuerza magnética, mientras que una con \(v < E/B\) lo hará en el sentido de la fuerza eléctrica.

Movimiento de Cargas en Campos Magnéticos Uniformes   [back]

Objetivo: Estudiar la interacción entre una carga eléctrica en movimiento y un campo magnético uniforme, analizando la naturaleza de la fuerza magnética y el movimiento circular resultante (fuerza centrípeta).

Descripción breve: Simulación interactiva que permite observar la trayectoria de una partícula cargada cuando ingresa perpendicularmente a una región con un campo magnético uniforme \(\vec{B}\). Facilita la comprensión de la fuerza deflectora que no realiza trabajo y la determinación del radio de curvatura:

\( F_m = q v B = m \frac{v^2}{R} \quad \rightarrow \quad R = \frac{m v}{q B} \)

Cómo usar (pasos):

  • Seleccionar la partícula de interés (electrón, protón o núcleo de Helio) o definir una carga y masa personalizadas.
  • Ajustar la intensidad y el sentido del campo magnético (entrante o saliente del plano).
  • Modificar la velocidad inicial de la partícula y observar cómo varía el radio de la trayectoria circular.
  • Utilizar la herramienta de medición para registrar el radio \(R\) y verificar la relación con el momento lineal de la partícula.
  • Cambiar el signo de la carga para comprobar el cambio en el sentido de giro, aplicando la Regla de la Mano Derecha.

Parámetros ajustables: Intensidad del campo magnético (\(T\)), velocidad de la carga (\(v\)), magnitud y signo de la carga (\(q\)) y masa de la partícula (\(m\)).

Resultados esperados / observaciones: Se comprueba que la trayectoria es una circunferencia perfecta si la velocidad es perpendicular al campo. Un aumento en la velocidad o en la masa de la partícula produce un radio de giro mayor, mientras que un campo magnético más intenso reduce el radio.

Inducción Electromagnética: Ley de Faraday y Ley de Lenz   [back]

Objetivo: Investigar los fenómenos de inducción electromagnética mediante la interacción entre imanes y bobinas, analizando las variables que determinan la magnitud de la fuerza electromotriz (fem) inducida y verificando el principio de conservación de la energía a través del sentido de la corriente.

Descripción breve: Simulación interactiva que permite explorar cómo un flujo magnético variable en el tiempo genera una diferencia de potencial en un circuito cerrado. El simulador facilita la comprensión visual de las líneas de campo magnético, la variación del flujo \(\Phi_B\) y cómo el signo negativo en la ecuación representa la oposición natural descrita por la Ley de Lenz:

\( \varepsilon = – N \frac{\Delta \Phi_B}{\Delta t} \quad \text{donde} \quad \Phi_B = \int \vec{B} \cdot d\vec{A} \)

Cómo usar (pasos):

  • Seleccionar el entorno de experimentación (un imán individual o un sistema con múltiples bobinas de diferente número de espiras \(N\)).
  • Desplazar el imán permanente manualmente o de forma automatizada hacia el interior y exterior de la bobina, variando la velocidad del movimiento.
  • Observar la deflexión de la aguja del voltímetro virtual (magnitud y polaridad) y la intensidad del brillo de una lámpara conectada al circuito.
  • Activar la visualización del medidor de líneas de campo para identificar cómo cambia el número de líneas que atraviesan el área de las espiras en cada instante \(\Delta t\).
  • Analizar el sentido de las flechas de la corriente inducida al acercar el polo norte frente a cuando se acerca el polo sur, comprobando el efecto de oposición magnética (Ley de Lenz).

Parámetros ajustables: Fuerza del imán permanente (porcentaje de magnetización), número de espiras en la bobina (\(N\)), área transversal de las espiras y sentido de los polos del imán.

Resultados esperados / observaciones: Se comprueba que no se induce corriente si el imán permanece en reposo, confirmando que se requiere un flujo *variable*. La magnitud de la fem es directamente proporcional a la velocidad del movimiento y al número de espiras. El sentido de la corriente inducida siempre genera un campo magnético propio que intenta frenar el avance o la retirada del imán.