Potencial eléctrico creado por varias cargas puntuales: energía, voltio y capacitores

Potencial eléctrico, diferencia de potencial y energía

• Energía Potencial (U):

  
  la energía potencial electrostática de un sistema de cargas puntuales es el trabajo necesario para trasladar las cargas desde una separación infinita hasta sus posiciones finales sin aceleración.

Matemáticamente:

        E= Ec + Ep = 0                      

• 

  Potencial eléctrico (voltaje o tensión):

  
  se llama potencial eléctrico en un punto de un campo eléctrico al trabajo necesario para transportar la unidad de carga positiva (q₀) desde fuera del campo hasta dicho punto.

El potencial eléctrico es una magnitud escalar, es decir que tiene signo asociado (que puede ser positivo o negativo). De esta forma el potencial eléctrico resultante es la suma algebraica de los potenciales debido a cada una de las cargas.

• Unidades del potencial eléctrico

Unidades  [VA]= = Voltio= V

• Voltio:

  
  es la diferencia de potencial entre dos puntos de un campo eléctrico cuando un agente externo realiza el trabajo de un Joule para transportar la carga de 1C entre dichos puntos.
• 
  

  Diferencia de potencial entre dos puntos:

  la diferencia de potencial entre dos puntos A y B de un campo eléctrico se define como el trabajo por unidad de carga que tiene que realizar un agente externo para trasladar la unidad de carga desde el punto A hasta el punto B, sin que cambie la energía cinética.

• Potencial eléctrico creado por varias cargas puntuales:

  
  para calcular el potencial resultante creado por varias cargas puntuales en un punto dado, se calculan por separado cada uno de los potenciales debido a las cargas que forman el sistema y se suman algebraicamente. El potencial es positivo si la carga es positiva y negativa si la carga es negativa.
• 
  

  Superficies equipotenciales:

  se llama superficie equipotencial a aquella que contiene una distribución continua de puntos que están al mismo potencial. Es decir, que entre dos puntos es igual a 0.
• 
  

  Electrón-voltio(eV):

  se define como la energía que un electrón o protón gana o pierde al moverse a través de una diferencia de potencial(            ) de  un (1)
  

  Voltio

• Capacidad eléctrica. Condensadores:

  
  un condensador o capacitor es un dispositivo eléctrico que almacena carga y se compone de dos conductores con cargas iguales pero signos opuestos separados por un material aislador, material que se conoce con el nombre de dieléctrico el cual puede ser aire, vidrio, silicón y/o papel.
• 
  

  Capacidad o capacitancia dentro del mismo (C):

  es la magnitud medida por la relación entre la carga en cualquiera de los conductores y la diferencia de potencial entre ello.
  

Matemáticamente:

Donde:

C:

capacitancia

Q:

carga eléctrica

V:

potencial eléctrico o voltaje o tensión.

• Unidad de capacitancia:

  
  

= FARAD [F]

• Farad:

  
  1 farad se define como la capacidad de un condensador de adquirir la carga de 1C cuando se le aplica una diferencia de potencial de 1V.
• 
  

  Capacitor de placas paralelas:

La capacidad de un condensador de placas paralelas depende de 3 parámetros o factores:

1. El área de las placas
2. La separación entre las placas
3. La naturaleza del material aislante entre dichas placas (dieléctrico).
4. 
   

   Agua

   Conductor
5. Ke:
   constante dieléctrica

1. Si la distancia aumenta la capacitancia disminuye.
2. Si el área aumenta la capacitancia también aumenta.

3. • Dieléctrico:

     
     es un material no conducto pero que al ser insertado entre las plazas de un capacitor aumenta su capacitancia. Si el dieléctrico cubre por completo el espacio eléctrico entre las placas la capacitancia aumenta en un factor Ke(constante dieléctrico).
   • 
     

     Ventajas de los dieléctricos:

   • Aumenta la capacitancia de un capacitor.
   • Aumenta el voltaje de operación de un capacitor.
   • Proporciona soporte mecánico entre sus placas
   • Energía en un capacitor: