Energia Potencial

POTENCIAL ELÉCTRICO

ENERGÍA POTENCIAL ELÉCTRICA
Energía Potencial Eléctrica en un Campo Uniforme
Energía Potencial Eléctrica de Dos Cargas Puntuales
Energía Potencial Eléctrica con Varias Cargas Puntuales
POTENCIAL ELÉCTRICO O POTENCIAL [pic]
Calculo del Potencial Eléctrico
Obtención del Potencial Eléctrico a partir del Campo Eléctrico
Potencial Eléctrico Debido a un Dipolo
PotencialEléctrico Debido a Distribuciones de Carga Continuas
Potencial Eléctrico Debido a un Anillo con carga Uniforme
Potencial Eléctrico Debido a una Línea de cara Finita
SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES











POTENCIAL ELÉCTRICO

En este capítulo se estudian los conceptos de trabajo y energía asociados con las interacciones eléctricas: comportamiento de las cargas eléctricas, lasfuerzas eléctricas y los campos eléctricos.

ENERGÍA POTENCIAL ELÉCTRICA

Cuando una partícula con carga se mueve en un campo eléctrico, el campo ejerce una fuerza que efectúa trabajo sobre la partícula y este trabajo se puede expresar en términos de energía potencial eléctrica. Si la fuerza es conservativa, el trabajo realizado por la fuerza se puede expresar en términos de una energía potencial[pic]. Cuando la partícula se mueve de un punto donde la energía potencial es [pic] a otro donde es [pic], el cambio en la energía potencial es[pic] y el trabajo [pic] que realiza la fuerza es
[pic] (18.1)
La ecuación 18.1 relaciona el trabajo efectuado por una fuerza conservativa.

La energía potencial eléctrica tiene las siguientes características:
Depende de la posición que ocupa lapartícula con carga en el campo eléctrico.

Se describe utilizando el concepto de potencial eléctrico

Cuando [pic] es positivo, [pic] es mayor que [pic], [pic] es negativo y la energía potencial disminuye.

Si el único trabajo efectuado sobre la partícula lo realizan fuerzas conservativas entonces la energía total (cinética más potencial) se conserva, por lo tanto,


[pic]





EnergíaPotencial Eléctrica en un Campo Uniforme

Considere un par de placas metálicas paralelas con carga (ver figura 1) que generan un campo eléctrico uniforme descendente y con magnitud [pic]. El campo ejerce una fuerza hacia abajo con magnitud [pic] sobre una carga de prueba positiva [pic].


[pic]
Fig. 1

A medida que la carga se mueve hacia abajo una distancia [pic] del punto [pic] alpunto [pic], la fuerza sobre la carga de prueba es constante e independiente de su localización. Por lo tanto:
[pic]
Pero [pic]
[pic]
O lo que es lo mismo
[pic]
Este trabajo es positivo cuando la fuerza está en la misma dirección que el desplazamiento neto de la carga de prueba.





Cuando la carga es positiva y se desplaza en dirección de [pic] (ver figura 2). El campo realiza untrabajo positivo sobre la carga y [pic] disminuye.









Fig. 2
Cuando la carga es positiva y se desplaza en dirección contraria de [pic] (ver figura 3). El campo realiza un trabajo negativo sobre la carga y [pic] aumenta.









Fig. 3
Cuando la carga es negativa y se desplaza en dirección de [pic] (ver figura 4). El campo realiza un trabajo negativo sobre la carga y [pic]aumenta.









Fig. 4


Cuando la carga es negativa y se desplaza en dirección contraria de [pic] (ver figura 5). El campo realiza un trabajo positivo sobre la carga y [pic] disminuye.









Fig. 5

Energía Potencial Eléctrica de Dos cargas Puntuales
Considere una carga de prueba [pic] que se mueve en el campo eléctrico ocasionado por una sola carga puntualestacionaria [pic] como se muestra en la figura 6












Fig. 6


Existe un desplazamiento a lo largo de la línea radial del punto [pic] al punto [pic]. Como la fuerza no es constante durante todo el desplazamiento, se tiene que integrar para obtener el trabajo que realiza esta fuerza sobre [pic] a medida que [pic] se mueve de[pic] a [pic]. Entonces

[pic]
Pero [pic] por lo...