Fisica iii

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Energía potencial La fuerza de atracción entre dos masas es conservativa, del mismo modo se puede demostrar que la fuerza de interacción entre cargas es conservativa. El trabajo de una fuerza conservativa, es igual a la diferencia entre el valor inicial y el valor final de una función que solamente depende de las coordenadas que denominamos energía potencial.

El trabajo infinitesimal es elproducto escalar del vector fuerza F por el vector desplazamiento dl, tangente a la trayectoria. dW = F·dl = F·dl·cosθ = F·dr. donde dr es el desplazamiento infinitesimal de la partícula cargada q en la dirección radial. Para calcular el trabajo total, integramos entre la posición inicial A, distante rA del centro de fuerzas y la posición final B, distante rB del centro fijo de fuerzas.

El trabajoW no depende del camino seguido por la partícula para ir desde la posición A a la posición B. La fuerza de atracción F, que ejerce la carga fija Q sobre la carga q es conservativa. La fórmula de la energía potencial es:

Física y Laboratorio III, Potencial Eléctrico, Ing. Gilberto S. Arteaga Soto; Msc, Enero 2008

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El nivel cero de energía potencial se ha establecido en el infinito, parar=∞, Ep=0 El hecho de que la fuerza de atracción sea conservativa, implica que la energía total (cinética más potencial) de la partícula es constante, en cualquier punto de la trayectoria.

Concepto de potencial Del mismo modo que hemos definido el campo eléctrico, el potencial es una propiedad del punto P del espacio que rodea la carga Q. Definimos potencial V como la energía potencial de launidad de carga positiva imaginariamente situada en P, V=Ep/q. El potencial es una magnitud escalar.

La unidad de medida del potencial en el S.I.(Sistema Internacional) de unidades es el volt (V). Relaciones entre fuerzas y campos

Una carga en el seno de un campo eléctrico E experimenta una fuerza proporcional al campo cuyo módulo es F=qE, cuya dirección es la misma, pero el sentido puede serel mismo o el contrario dependiendo de que la carga sea positiva o negativa.

Relaciones entre campo y diferencia de potencial La relación entre campo eléctrico y el potencial es:

Física y Laboratorio III, Potencial Eléctrico, Ing. Gilberto S. Arteaga Soto; Msc, Enero 2008

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En la figura, vemos la interpretación geométrica. La diferencia de potencial es el área bajo la curva entre lasposiciones A y B. Cuando el campo es constante VA-VB=E·d que es el área del rectángulo sombreado. El campo eléctrico E es conservativo lo que quiere decir que en un camino cerrado se cumple

Dado el potencial V podemos calcular el vector campo eléctrico E, mediante el operador gradiente.

Trabajo realizado por el campo eléctrico El trabajo que realiza el campo eléctrico sobre una carga qcuando se mueve desde una posición en el que el potencial es VA a otro lugar donde el potencial es VB es

Física y Laboratorio III, Potencial Eléctrico, Ing. Gilberto S. Arteaga Soto; Msc, Enero 2008

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El campo eléctrico realiza un trabajo W cuando una carga positiva q se mueve desde un lugar A en el que el potencial es alto a otro B en el que el potencial es más bajo. Si q>0 y VA>VBentonces W>0. El campo eléctrico realiza un trabajo cuando una carga negativa q se mueve desde un lugar B en el que el potencial es más bajo a otro A en el que el potencial es más alto. Una fuerza externa tendrá que realizar un trabajo para trasladar una carga positiva q desde un lugar B en el que el potencial es más bajo hacia otro lugar A en el que el potencial más alto. Una fuerza externa tendráque realizar un trabajo para trasladar una carga negativa q desde un lugar A en el que el potencial es más alto hacia otro lugar B en el que el potencial más bajo.







Fuerza conservativa Fuerza que tiene la propiedad de devolver el trabajo que se realiza para vencerla. Una fuerza es conservativa cuando el trabajo realizado por ella a lo largo de cualquier trayectoria cerrada,...
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