Energía Potencial Eléctrica y Potencial Eléctrico: Fundamentos y Aplicaciones
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Energía Potencial Eléctrica
Supongamos que dos cargas eléctricas positivas, una “Q” fija que crea un campo eléctrico y otra “q” que, bajo la acción del campo, se traslada desde el punto A hasta el punto B.
Calculamos el trabajo realizado para trasladar q de A hasta B por dos métodos:
- a) Como la fuerza entre dos cargas es conservativa, tiene asociada una función energía potencial eléctrica (Ep), tal que (según el teorema de la energía potencial) el trabajo realizado por la fuerza eléctrica para desplazar una carga entre dos puntos A y B es igual a la variación de la energía potencial que experimenta.
- b) Por otra parte, aplicando la propia definición de trabajo.
- c) Igualando el trabajo realizado por la fuerza eléctrica por ambos caminos, se deduce que la energía potencial eléctrica de una partícula de carga “q” situada a una distancia “r” de otra partícula de carga “Q” es igual a: (Ep = k · Q · q / r).
Notas sobre la Energía Potencial
- Magnitud: La Ep se trata de una magnitud cuya unidad en el Sistema Internacional (SI) es el Julio (J).
- Representación: Representamos Ep frente a la distancia de las cargas.
- Configuración de mínima energía: Bajo la única acción de la fuerza eléctrica, las cargas se mueven hacia posiciones que corresponden a una configuración de mínima energía potencial eléctrica:
- Si Q y q son de igual signo, conforme la distancia entre las cargas es mayor, la Ep disminuye. Esto explica que las cargas de igual signo se repelen.
- Si Q y q son de distinto signo, conforme la distancia entre las cargas es mayor, la Ep aumenta. Esto explica que las cargas de distinto signo se atraen.
- Principio de superposición: La Ep eléctrica total de un conjunto de cargas es la suma de las Ep de todos los pares distintos de cargas que se pueden formar.
Potencial Eléctrico
El campo eléctrico es conservativo; por lo tanto, también tiene asociado un campo escalar denominado potencial eléctrico.
Se define el potencial eléctrico en un punto como la Ep que adquiere la unidad de carga positiva colocada en dicho punto.
En el SI se mide en Voltios (V).
Principio de Superposición
El potencial debido a un conjunto de cargas es la suma escalar de los potenciales debidos a cada una de las cargas.