23_lecture

Potencial Eléctrico
 Hemos estudiado el campo eléctrico
 Tema siguiente: el potencial eléctrico
 Note la similitud entre la fuerza gravitacional y la fuerza
eléctrica
 La gravitación puede describirse en términos de un
potencial gravitatorio y de igual forma la fuerza
eléctrica se puede describir en términos del potencial
eléctrico
 Vamos a ver cómo el potencial eléctrico está
relacionadocon energía y trabajo
 Vamos a ver cómo podemos calcular el potencial
eléctrico a partir del campo eléctrico y viceversa

Energía Potencial Eléctrica (1)
 La fuerza eléctrica, al igual que la fuerza gravitatoria,
es una fuerza conservativa
• Para una fuerza conservativa, el trabajo es independiente de la
ruta

 Cuando una fuerza electrostática actúa entre dos o más
cargas, la energía potencialeléctrica, U se puede
definir en términos del trabajo hecho por el campo
eléctrico, We, cuando el sistema cambia de una
configuración inicial a una configuración final.

U = Uf – Ui = -We

Energía Potencial Eléctrica (2)
 Igual que la energía potencial gravitacional o
mecánica, se debe definir un punto de referencia
 Energía potencial cero cuando las cargas están
infinitamente aparte

U  U f 0  U  W
 Con respecto al signo negativo en el trabajo:
• Si E realiza un trabajo positivo, U < 0
• Si E realiza un trabajo negativo, U > 0

Campo Eléctrico Constante
 Considere la energía potencial eléctrica al mover la carga
eléctrica q una distancia d en un campo eléctrico constante

 El trabajo se define como

r r
W  F d

 En un campo eléctrico constante la fuerza es

r
r

F  qE

… de manera que el trabajo hecho por el campo eléctrico sobre la
carga es

r r
W  qE d qEd cos 

Campo Eléctrico Constante - Casos
Especiales
 Desplazamiento en la misma
dirección del campo eléctrico

W  qEd

so

U  qEd

• Una carga positiva pierde energía
potencial cuando se mueve en la
dirección del campo eléctrico.

 Desplazamiento en dirección
contraria al campo eléctrico
W  qEdso

U  qEd

• Una carga positiva gana energía
potencial cuando se mueve en
dirección contraria al campo
eléctrico.

W qEd so

U  qEd

Definición del potencial eléctrico
 La energía potencial eléctrica de una partícula cargada
en un campo eléctrico depende no sólo del campo
eléctrico, sino de la carga de la partícula
 Queremos definir una cantidad para describir el campo
eléctrico que seaindependiente de la carga eléctrica
 Así, el potencial eléctrico se define como

U
V
q

“energía potencial por unidad de carga
de una partícula de prueba”

 A diferencia del campo eléctrico, que es un vector, el
potencial eléctrico es un escalar
• El potencial eléctrico tiene un valor en todas las partes en el
espacio pero sin dirección
• Unidades: Voltios, símbolo V
1V = 1J/C

PotencialEléctrico V
 El potencial eléctrico, V, se define como la
energía potencial eléctrica, U, por unidad de
carga
U

V

q

 El potencial eléctrico es característico del
campo eléctrico, sin importar si un objeto
cargado se sitúa en el campo
(dado que U  q)
 El potencial eléctrico es scalar
 El potencial eléctrico se define en todo lugar del
espacio, como un valor sin dirección

Diferencia de PotencialEléctrico, V
(1)
 La diferencia de potencial eléctrico entre un punto
inicial i y un punto final f se expresa en términos de la
energía potencial eléctrica de q en cada punto

Uf

U i U
V  V f  Vi 


q
q
q
 Así, el potencial eléctrico de la carga se puede
relacionar con el trabajo hecho sobre ella por el campo
eléctrico

We
V  
q

Diferencia de Potencial Eléctrico, V (2)
 Si laenergía potencial eléctrica es cero en el infinito

V 

We ,
q

Donde We, es el trabajo que el campo eléctrico realiza
sobre la carga al traerla desde el infinito
 El potencial eléctrico puede ser positivo, negativo o
cero, pero no tiene dirección (es un escalar, no un
vector)
 La unidad en el SI es joules/coulomb, voltio.

El Voltio
 La unidad típica dejoules/coulomb se suele llamar...