ENERGÍA POTENCIAL ELÉCTRICA Y POTENCIAL ELÉCTRICO
Consideremos ahora una carga q en un campo uniforme E. La fuerza que actúa sobre la carga es F = qE Y el trabajo de esta fuerza lo puedo definir como la diferencia de una determinada cantidad (qEho – qEh) correspondiente a una diferencia de energía potencial eléctrica de la carga en un campo eléctrico uniforme E.
Evidentemente, la energía potencial en un punto se definirá si elegimos un punto de referencia arbitrario y le asignamos la energía potencial cero. De tal manera que podemos definir:
Va – Vb = [(Ep)a - (Ep)b] / q
Va – Vb se escribe generalmente Vab y se lee potencial entre a y b.
De tal manera que llamaremos diferencia de potencial (d.d.p.) entre dos puntos AB de un campo eléctrico, al trabajo por unidad de carga eléctrica que tiene que realizar un agente externo para llevar la unidad de carga positiva desde A hasta B, sin que cambie la energía cinética. Matemáticamente, lo podemos representar así
V = W/q
Observemos que V es un escalar, ya que es el resultado de un cociente de dos escalares
La d.d.p. es llamada también tensión, concepto que se encuentra muy ligado a nuestra vida diaria. Así, cuando decimos que en un tomacorriente existe una tensión de 220 Voltios, estamos entendiendo que la carga de un culombio, recibe 220 Julios de energía del campo eléctrico existente en el toma corriente. La carga a su vez, transmitirá la energía que recibe al aparato enchufado en esa toma. Una ventaja de especificar la d.d.p. en vez del campo eléctrico es que en la práctica, normalmente creamos un campo eléctrico, imponiendo una d.d.p. entre dos puntos, mediante un dispositivo, como por ejemplo una batería. Por otra parte, no existen aparatos para medir el campo eléctrico en forma directa; en el trabajo de laboratorio, estamos acostumbrados a medir la d.d.p. usando lo instrumentos llamados voltímetros.
Observación muy importante:
· E disminuye con la distancia al cuadrado.
· V disminuye con la distancia lineal. O sea, cerca de una carga q positiva, el potencial es elevado y disminuye a cero a grandes distancias. Si q es negativo, el potencial es negativo y se incrementa a cero, a distancias grandes, Esto debido a que V es escalar y aquí sí se incluyen los signos de la carga en la fórmula.
ACTIVIDAD
1. Definición de electrón-voltio. Relación entre eV y Julios y su equivalencia.
2. Qué es una superficie equipotencial?
3. Defina matemáticamente el potencial de una carga puntual, identificando cada variable e incluyendo sus unidades.
4. Si tenemos un sistema de varias cargas puntuales, cómo procederemos para calcular el potencial eléctrico en un punto? Justifique su respuesta
5. Presente la definición matemática de la Energía potencial eléctrica. Cómo actuarías para calcular la energía potencial eléctrica en un sistema de varias cargas puntuales?
6. Si tenemos dos esferas cargadas conectadas entre sí, cómo relacionamos sus radios y sus cargas?
7. Cómo construiremos una pila eléctrica? Puedes presentar dos formas diferentes de construir una pila?
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