Cuatro estudiantes de primer curso de la ETSITGC-UPM publican en la revista "Physics Education Journal"
Los estudiantes de primer curso Soufiane Raguani, Alberto Garrido, Andrei Chitu y Jokin Mutke acaban de publicar, de la mano de su profesor Ángel del Vigo, el artículo titulado ‘Electric field inside of a homogeneous charged spherical surface’ en la revista internacional Kasuari: Physics Education Journal
27.06.25
Los alumnos del grado de Ingeniería Geomática Soufiane Raguani, Alberto Garrido, Andrei Chitu y el alumno del doble grado de Ingeniería Geomática e Ingeniería de las Tecnologías de la Información Geoespacial Jokin Mutke, todos ellos estudiantes del primer curso de la ETSITGC, han publicado, junto a su profesor de la asignatura de Física II, Ángel del Vigo, el artículo titulado ‘Electric field inside of a homogeneous charged spherical surface’ en la revista internacional dedicada a la docencia de la Física: Kasuari, Physics Education Journal.
En este trabajo, que fue inicialmente planteado como una prueba de evaluación progresiva dentro del contexto de la asignatura de Física II, los estudiantes han presentado una demostración rigurosa, a través de tres diferentes vías, de la inexistencia de campo eléctrico en el interior de una esfera cargada homogéneamente en su superficie. Este resultado, se justifica en la mayoría de los textos de Física General y Electromagnetismo a través de la ley de Gauss y argumentos de simetría. Sin embargo, a juicio de los autores y como argumentan en el artículo, esta justificación clásica no es general, y por tanto, no es concluyente bajo las hipótesis de partida.
En este sentido los autores mencionan que, el hecho de que el flujo de campo eléctrico a lo largo de cualquier superficie esférica concéntrica, e interior a la esfera de carga sea nulo, no implica necesariamente que el campo eléctrico interior a la esfera sea cero, ya que pueden existir líneas de campo eléctrico radial en sentido contrapuesto que se cancelen entre sí.
Los autores proponen la solución a este problema a través de tres diferentes vías en las que se aplica el principio de superposición en coordenadas esféricas: (1) calculando el potencial eléctrico en el interior del cuerpo, (2) a través de la superposición del campo eléctrico de los infinitos anillos que componen el la superficie esférica, y finalmente, (3) por integración directa de la ley de Coulomb para todos los elementos diferenciales de la superficie de la esfera.
Como se menciona al final del artículo, la inexistencia del campo eléctrico en el interior de la superficie esférica depende, en última instancia, de la naturaleza del campo eléctrico como función inversa del cuadrado de la distancia. Como han apuntado otros autores anteriormente, una desviación del exponente r -2 en la ley de Coulomb implicaría la existencia de campos eléctricos residuales en el interior de este sistema. Por tanto, esta es una cuestión que queda abierta, y sigue siendo objeto de la Física Experimental.
A juicio de los autores, el artículo es de interés para estudiantes y docentes de programas de estudio de ciencias e ingeniería que quieran profundizar en la parte de la asignatura de Física general relativa al electromagnetismo (o asignaturas de esta rama más avanzadas), ya que presenta una solución formal a este problema clásico que, habitualmente, se aborda a través de la Ley de Gauss. Como comentan los autores al final del artículo, este tipo de desarrollos formales fomentan la comprensión profunda de los conceptos relativos a esta bonita, y también fundamental, asignatura básica de las carreras de ciencias e ingeniería, a la vez que, permite fomentar el espíritu crítico y el pensamiento creativo y abstracto de los estudiantes.
Palabras clave
Docencia universitaria, Física General, Electromagnetismo, Campo Eléctrico.
Área de conocimiento
Física General, Electromagnetismo.
Enlaces de interés
https://journalfkipunipa.org/index.php/kpej/article/view/917