superfices y isosuerficies equipotenciales

isosuperficie equipotenciales:

La visualización de isosuperficies constituye una herramienta útil para representar de manera gráfica las regiones en las que una cierta propiedad se mantiene constante e igual a un valor dado llamado isonivel o equipotencial. Estas formas de representación sólo están disponibles para campos escalares, y permiten un mejor entendimiento de algunos fenómenos. En el caso de los modelos dados por una superficie las equipotenciales toman la forma de curvas cerradas llamadas isolíneas, mientras que para el caso de modelos con un volumen asociado las equipotenciales toman la forma de superficies llamadas isosuperficies. Otra forma de entender las isolíneas e isosuperficies es verlos como la región del espacio que actúa de barrera o interfaz entre los valores que son mayores a un valor dado y los que son menores. La representación con el uso de isolíneas e isosuperficies ayuda a una persona a visualizar de mejor manera el comportamiento de un campo escalar cuando la representación de la propiedad está dada en colores o escala de grises y no ayuda a verlo de manera clara. Las pequeñas fluctuaciones en el campo pueden no ser fácilmente visibles por las leves diferencias en el cambio de color o cambio de intensidad.

Ejemplo de utilidad de la representación con isolíneas. La imagen izquierda es un zoom a la sección de un modelo con un campo escalar donde se pierde la forma que toma el campo. Queda más clara la morfología en la imagen derecha cuando se marcan isolíneas en un intervalo regular.



Por su parte, las isosuperficies son usadas para representar fenómenos en simulaciones de volúmenes. La convección de Raleigh-Bernard que intenta describir el comportamiento de fluídos en presencia de una fuente de calor puede ser emulada de forma volumétrica para luego visualizar los patrones formados en 3 dimensiones.

superficies equipotenciales:

Las superficies equipotenciales son aquellas en las que el potencial toma un valor constante. Por ejemplo, las superficies equipotenciales creadas por cargas puntuales son esferas concéntricas centradas en la carga, como se deduce de la definición de potencial (r = cte).

“Superficies equipotenciales creadas por una carga puntual positiva (a) y otra negativa (b)”

cuando una carga se mueve sobre una superficie equipotencial la fuerza electrostática no realiza trabajo, puesto que la ΔV es nula.


Por otra parte, para que el trabajo realizado por una fuerza sea nulo, ésta debe ser perpendicular al desplazamiento, por lo que el campo eléctrico (paralelo a la fuerza) es siempre perpendicular a las superficies equipotenciales. En la figura anterior (a) se observa que en el desplazamiento sobre la superficie equipotencial desde el punto A hasta el B el campo eléctrico es perpendicular al desplazamiento.

Las propiedades de las superficies equipotenciales se pueden resumir en:

Las líneas de campo eléctrico son, en cada punto, perpendiculares a las superficies equipotenciales y se dirigen hacia donde el potencial disminuye.

El trabajo para desplazar una carga entre dos puntos de una misma superficie equipotencial es nulo.

Dos superficies equipotenciales no se pueden cortar