Fisica

ENERGIA POTENCIAL ELECTRICA

Para tener idea clara sobre el concepto de energía potencial eléctrica, desarrollemos primero el concepto de energía potencial gravitacional. Un cuerpo puede almacenar energía de acuerdo a la posición donde se encuentre, energía que se la sido transferida por la acción de un agente externo. Supongamos que tenemos que subir una pelotica de masa m hasta una altura h.Al levantar la pelotica una altura h, respecto al suelo realizamos un trabajo. Este trabajo será positivo porque la fuerza que aplicamos está en la misma dirección del movimiento.

De acuerdo a la fig.5.1 el trabajo realizado por la fuerza externa al levantar la pelotica es igual al incremento de la energía potencial gravitatoria: | |
Fig.5.1 Energía potencial |
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Como h>h0 eltrabajo realizado por la fuerza externa, en contra de la gravedad, incrementa la energía potencial gravitatoria de la pelotica. En el proceso de levantar la pelotica, la fuerza de gravedad también realiza trabajo que, como hemos dicho, es negativo con respecto a WF:

De esta ecuación podemos deducir que el trabajo, Wg, realizado por la fuerza de gravedad depende solo de la posición inicial y finaldel cuerpo, siendo por lo tanto independiente de la trayectoria.
Podemos concluir que las fuerzas que realizan un trabajo, cuyo valor no depende de la trayectoria, sino de sus coordenadas inicial y final, se denominan conservativas.
Ahora vamos a extender los conocimientos anteriores al caso de la energía potencial eléctrica. Vamos a considerar un campo eléctrico como se muestra en la fig.5.2.Consideremos que podemos transportar una carga de un punto a otro dentro de ese campo.
Si la carga se traslada desde una distancia muy lejana pueden ocurrir dos cosas:
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Fig.5.2Trabajo entre A y B |
| * Carga positiva: se produce una fuerza de repulsión sobre ella, que es necesario compensar para situarla en A. En este caso la fuerza externa tiene que realizar un trabajo para llevarla carga hasta A. * Carga negativa: el campo produce un movimiento que acerca la carga al cuerpo, en estas condiciones, es el campo el que hace trabajo. |
Podemos concluir que se produce un cambio de energía al transportar la carga desde el infinito hasta el punto A.
DEFINICION
El potencial en un punto dentro de un campo eléctrico, es el trabajo cuando se lleva una carga de pruebapositiva desde el infinito hasta otro punto dentro del campo. |
El potencial será positivo si es necesario realizar un trabajo (agente externo) para trasladar la carga y será negativo si es el campo que realiza el trabajo.
 
Por ejemplo, consideremos una carga positiva próxima a una gran carga negativa, como en la fig. . La situación es idéntica a la de una masa m en el campo gravitacional de latierra. El trabajo de un agente externo para llevar la partícula q desde un punto A hasta un punto B, es igual al incremento de la energía potencial del sistema. Es decir: | |
Fig.5.3 Potencial. |
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Como el ángulo que forma la fuerza externa y el desplazamiento es 00, podemos escribir:

Simultáneamente la fuerza eléctrica realiza un trabajo negativo, ya que el vector desplazamiento va ensentido contrario a la fuerza eléctrica. El trabajo de la fuerza eléctrica es:

Pero como la carga q hay que transportarla desde A hasta B con velocidad constante, las fuerzas se equilibran, es decir, Fexterna = Fcampo. Entonces nos queda que:

Quedando finalmente: | |
Lo que significa que el trabajo realizado por la fuerza eléctrica es igual al decremento de la energía entre los puntos Ay B. |
CONCLUSION
Si una partícula q se suelta en el seno de un campo eléctrico E, esta se moverá hacia la región de menor potencial. |
POTENCIAL EN UN PUNTO

Por definición el potencial en un punto es el trabajo para traer una carga de prueba q0 desde el infinito hasta un punto dentro del seno de un campo eléctrico E. Matemáticamente lo podemos expresar como:

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Fig. 5.4...