Este simulador de campo eléctrico es un programa diseñado para facilitar el modelado de situaciones que involucren cargas puntuales en Python 3.
Se trata de un programa diseñado con la libreria PyGame que simula el movimiento de cargas dentro de un campo creado por el empleador. Podrá encontrar un pequeño bosquejo del programa dando clic a la siguiente imagen:
- FUNCIONAMIENTO
- CARGAS Y BOTONES
- CAMPOS
- PANTALLAS
- TEORÍA
- DEPENDENCIAS
- INSTALACIÓN
Empleando la ley de Coulumb se determina la fuerza que ejercen las cargas estacionarias sobre las cargas de prueba (estas seran explicadas más adelante), y usando la ley de Newton se establece la aceleración con la cual se moveran estas ultimas, mostrando así el movimiento que estas tendrán dependiendo del punto y la cantidad de cargas estacionarias puestas.
Sobre la pantalla de inicio encontrará 3 opciones, donde podrá escoger entre ingresar directamente al simulador con la pantalla vacía, mirar las instrucciones (lo cual también podrá hacer más adelante ) o elegir entre 3 de las diferentes configuraciones de cargas ya establecidas. Además esta la opción de ver los campos tanto eléctrico como potencial de la configuración correspondiente que se encuentre sobre la pantalla.
Existen dos tipos de cargas, las cargas estacionarias y las de prueba, las primeras crean el campo eléctrico que interactuará con las segundas, provocando su movimiento. Se aclara que las cargas de prueba son las únicas con la facultad de moverse sobre la pantalla.
Tanto las estacionarias como las de prueba podrán ser positivas como negativas, incluso neutras si su valor de carga es igual a cero. Para establecerr el valor de la carga es necesario insertarlo en el recuadro denominado cargas, si se desea que esta sea negativa es necesario colocar el signo menos ("-" ). Para establecer la velocidad estan dispuestos dos recuadros, donde el primero es el componente x de la velocidad, y el segundo su componente en y. Si en algunos de estos recuadros no se inserta un valor, se tomará este como cero.
Para insertar una carga, independientemente del tipo que sea, primero debe darse click sobre la carga que desea incorporar y después dar click sobre el punto de la pantalla donde desea que aparezca. Cabe recordar que las cargas con signo opuesto se atraen y las de signo igual se repelen.
Entre los botones encontrará:
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Retornar: Elimina la ultima carga insertada a la pantalla.
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Limpiar: Elimina todas las cargas presentes en la pantalla.
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Carga de Campo: Permite generar una carga de campo en la pantalla.
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Carga de prueba: Permite generar una carga de prueba en la pantalla.
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Detector: Permite fijar la posición, el potencial y campo en un punto de interes.
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Campo: Inserta un campo eléctrico correspondiente a la configuración de cargas. Para quitarlo debe oprimirse de nuevo sobre el.
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Potencial: Inserta un campo potencial correspondiente a la configuración de cargas. Para quitarlo debe oprimirse de nuevo sobre el.
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Guardar: Guarda un plot en 3d y 2d del campo y el potencial.
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Tecla q: Para salir al inicio.
Como se ha indicado anteriormente, es posible observar el campo tanto eléctrico como potencial que crean las cargas estacionarias haciendo unicamente click sobre el recuadro con el respectivo nombre. El campo eléctrico consiste en un mapa compuesto de flechas que indican la dirección que tomaran las cargas de prueba positivas sobre ese punto especificamente, en caso de ser negativas tomaran la dirección contraria indicada por la flecha.
El campo potencial consiste en un mapa compuesto por lineas de contorno que representan los puntos donde el potencial es igual. Si los campos estan activados estos se actualizaran cada vez que se inserte una nueva carga estacionaria.
En la opción pantallas, que aparece en la pantalla de inicio, encontrará 3 tipos de configuraciones de cargas diferente.
Todo el groso teórico se puede encontrar visitando el siguiente documento. Teoría
- Python(>= 3.6)
- Matplotlib (= 3.2.2)
- NumPy (>= 1.15)
- PyGame (= 1.9.6)
- setuptools
El proyecto lo podrá encontrar en PyPI, desde donde es posible descargarlo. Lo podrá ejecutar desde la consola corriendo el archivo " Simulador de cargas".
El link del proyecto en PyPI es el siguiente:https://test.pypi.org/project/SIMULADOR-CARGAS La ruta para descargar el proyecto es la siguiente, para instalarlo debe ponerse en la consola:
pip install -i https://test.pypi.org/project/SIMULADOR-CARGAS/
Una vez hecho esto el programa se podrá ejecutar desde la consola yendo a la carpeta correspondiente a las Scripts de la distribución de python 3 que tenga configurada y escribiendo:
python SIMULADOR.py
Una vez hecho esto se abrirá la ventana principal del programa.
Es de aclarar que según como se tenga configurada la versión de Python3 esta instrucción y la anterior puede variar a:
python3 SIMULADOR.py
Si alternativamente decide instalar los archivos desde la propia pagina de Pypi debera extraer el archivo descargado dependiendo del sistema operativo y dar la misma instrucción que antes pero para la nueva ruta en la que se instalo.
De ambas formas podrá llevar a cabo la instalación.
Para que el programa se ejecute correctamente debe tener las librerias mencionadas en la sección de dependencias; posterior a esto podrá disfrutar del programa y sus diferentes modulos. Esto con la instrucción:
import SIMULADOR_CARGAS
Si está interesado en contribuir al desarrollo del simulador, ejecutando el último código fuente, o simplemente desea construir todo usted mismo desde la fuente. La forma más fácil de obtener la última versión de desarrollo para comenzar a contribuir es ir al repositorio de git y ejecutar:
git clone https://github.com/Ceratoide/CARGAS.git
De esta manera usted tendrá acceso a los modulos del proyecto.
- Jean Pierre Cifuentes Salazar bcifuentes@unal.edu.co
- Juan Diego Zuniga Vargas jzunigav@unal.edu.co