Entendiendo el Potencial Eléctrico: Conceptos y Aplicaciones

Potencial Eléctrico: Fundamentos y Aplicaciones

Potencial eléctrico: El potencial eléctrico en un punto A es el trabajo que se debe realizar para trasladar una unidad de carga positiva desde fuera del campo (el infinito) hasta dicho punto. Se expresa como V_A=KQ/r_A

La unidad de potencial es el voltio (J/C), que se define de la siguiente forma: En un punto de un campo eléctrico, existe un potencial de un voltio cuando se necesita un trabajo de un julio para trasladar desde fuera del campo una carga de un culombio hasta dicho punto.

1. El potencial eléctrico puede ser positivo o negativo; depende del signo de la carga Q que crea el campo. Una carga positiva crea un potencial positivo, y una carga negativa crea un potencial negativo. En electricidad, el concepto de potencial tiene una gran importancia.
2. Todos los puntos que equidistan de la carga puntual que crea el campo forman una superficie esférica equipotencial.

Las líneas de fuerza son perpendiculares a las superficies equipotenciales.

Potencial Eléctrico Debido a Sistemas de Cargas Puntuales

A. Potencial eléctrico en un punto del campo creado por un sistema de cargas puntuales. El potencial de dos o más cargas puntuales se obtiene aplicando el Principio de Superposición; es decir, el potencial en un punto del campo creado por varias cargas puntuales es la suma algebraica de los potenciales debidos a cada una de las cargas puntuales.

V=V₁+V₂+...+V_n= K∑Q_i/r_i Donde r_i es la distancia desde la carga Q_i al punto en donde queremos hallar el potencial.

Diferencia de Potencial Eléctrico

B. Diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. Se define como el trabajo realizado por el campo para trasladar una unidad de carga positiva desde un punto a otro. La diferencia de potencial entre dos puntos es:

V_B-V_A= W_AB/q = KQ(1/r_B - 1/r_A), en V. Llegamos al mismo resultado aplicando la definición del potencial en un punto: V_B-V_A=KQ/r_B-KQ/r_A=KQ(1/r_B-1/r_A)

Como vimos en el campo gravitatorio, definiremos el cero de potencial en un punto de referencia que convenga: generalmente ese punto es el infinito.

Relación entre Potencial e Intensidad del Campo Eléctrico

C. Potencial e intensidad del campo eléctrico. Comparando las expresiones de la intensidad del campo y del potencial en un punto, se obtiene: V=KQ/r y |E|=KQ/r², de donde V=|E|r. En general, la intensidad de campo y el potencial están relacionados mediante la siguiente expresión: dV=-Edr. Esta relación permite expresar el campo eléctrico como V/m; 1N/C=1V/m. La expresión dV/dr=-E recibe el nombre de gradiente de potencial.

Variación del Potencial con la Distancia

D. Variación del potencial del campo eléctrico con la distancia. En un campo uniforme, la diferencia de potencial varía linealmente con la distancia, decreciendo en el sentido del campo: V_B-V_A=Ed. La variación de la energía potencial de una carga q cuando se mueve desde A hasta B es: U_B-U_A=q(V_B-V_A)= qEd