Energia Potencialelectrstatica

Energía potencial electrostática
Consider the following situation: Considere la siguiente situación:
a) a) Particle with mass m in gravitational field Partícula con masa m en el campo gravitacional

b) Charged particle with charge q in an electric field b) de partículas cargadas con carga q en un campo eléctrico

Both gravitational and electrical forces are conservative. Tanto lasfuerzas gravitatorias y eléctricas son conservadores. The work done by a conservative force: can be expressed as difference between initial and final values of potential energy, it is reversible, it is independent of the path taken, for a path around a closed loop, the work done is zero. El trabajo realizado por una fuerza conservadora: se puede expresar como la diferencia entre los valores inicial yfinal de la energía potencial, que es reversible, es independiente del camino recorrido, por un camino alrededor de un circuito cerrado, el trabajo realizado es cero.
In each case the particle accelerates uniformly: it gains kinetic energy K, as it looses potential energy U. En cada caso, la partícula se acelera de manera uniforme: gana energía cinética, ya que pierde energía potencial U.
Workdone on the body by the field = increase in kinetic energy El trabajo realizado sobre el cuerpo por el campo = aumento de la energía cinética
W = -  U =  K W = -  U =  K
This relationship can be used to define the difference in potential energy between two points. Esta relación puede ser utilizado para definir la diferencia de energía potencial entre dos puntos. To define the absolutevalue of U, we need to choose a zero point. Para definir el valor absoluto de U, tenemos que elegir un punto cero. We choose the potential energy to be zero when the charge q is infinitely far from any other charges. Nosotros elegimos la energía potencial es cero cuando la carga q es infinitamente lejos de cualquier otro cargo.
Example : A charge q = 1.0 C moves distance s of 1.5 m in the directionof a uniform electric field E of magnitude 2.0 N/C. Ejemplo: Una carga q = 1,0 C se mueve a distancia s de 1,5 m en la dirección de E campo eléctrico uniforme de magnitud 2,0 N / C. Find its change in electrostatic potential energy. Encontrar su cambio de energía potencial electrostática.
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Work W = -  U = F . s = (q E ). s = qEs (as s and E are parallel and cos 0 o is 1) El trabajo W = - U = F s = (q E) s = qes (como s y E son paralelas y cos 0 o es 1)..
 U = -qEs = -(1.0 C)(2.0N/C)(1.5 m) = -3.0 Nm = -3.0 Joule (units of work and energy)  = U-qes = - (1,0 C) (2.0N / C) (1,5 m) = -3,0 -3,0 Nm = Joule (unidades de trabajo y energía)
Electrostatic potential energy decreased by 3.0 J Energía potencial electrostática disminuyó en un 3,0 J
Potential energy of a pair of pointcharges La energía potencial de un par de cargas puntuales
Fix charge q 1 at the origin and move charge q 2 from distance A to distance B Fijar una carga q en el origen y movimiento de carga q 2 de la distancia a una distancia b
What is the change in potential energy of the system? ¿Cuál es el cambio en la energía potencial del sistema?
Work done in this case is more difficult to calculate, asthe force between the charges depends on their distance. El trabajo realizado en este caso es más difícil de calcular, ya que la fuerza entre las cargas depende de su distancia. We have to calculate W at each point and add all together: integration. Tenemos que calcular W en cada punto y añadir todos juntos: la integración.

(Note that we have renamed distance s as r, since q 2 moves radiallyfrom charge q 1 ) (Tenga en cuenta que hemos cambiado el nombre como la distancia s r, ya q 2 se mueve radialmente desde la carga q 1)
We can show mathematically (from the rules of the scalar product), that any non-radial displacement dl is equivalent to the radial component dr (= dl cos  ). Podemos demostrar matemáticamente (a partir de las reglas del producto escalar), que cualquier...