Potencial electrico

Departamento de ciencias, Universidad Iberoamericana, Santa Fe, D.F. Elaboró: Dr. Rodolfo F. Estrada Guerrero.

DIFERENCIA DE POTENCIAL Y CORRIENTE ELÉCTRICA

Objetivos:
Describir los conceptos de potencial eléctrico, diferencia de potencial y corriente eléctrica.

Establecer la diferencia entre voltaje y corriente eléctrica. Identificar que en un circuito la diferencia de potencial es lacausa de una corriente eléctrica.
INTRODUCCIÓN.

De la mecánica se sabe que existe una relación entre el trabajo y la energía, en particular con la energía potencial. Cuando a un objeto se le aplica una fuerza igual a su peso para levantarlo desde la superficie de la tierra éste gana una cantidad de energía que queda almacenada en él, cuando se suelta el objeto la energía potencial que almacenóle permite regresar a la superficie de la tierra. Este fenómeno se debe a la atracción de la tierra sobre los objetos, la tierra posee un campo de fuerza que la rodea y que llamamos campo gravitacional. En la electrostática se tiene algo similar, es decir, toda carga eléctrica está rodeada por un campo de fuerza, este campo se conoce como el campo eléctrico. Al igual que en el caso gravitacionaluna carga eléctrica que se mueve dentro de un campo eléctrico adquiere energía potencial, la diferencia es que, en el caso gravitacional la energía potencial aumenta cuando un objeto se aleja de un punto de referencia, en el caso eléctrico la energía potencial eléctrica de una partícula cargada aumenta cuando se realiza trabajo sobre ella para moverla en contra de la dirección del campo eléctricoque genera alguna otra carga. De esta manera si una carga eléctrica positiva genera un campo eléctrico la energía potencial de una carga de prueba (carga eléctrica muy pequeña positiva) que se mueva dentro de este campo aumenta si dicha carga de prueba se acerca a la carga que genera el campo eléctrico. Esto se debe a que la fuerza necesaria para aproximar a la carga de prueba debe vencer a lafuerza de repulsión electrostática entre las cargas, el trabajo realizado en este caso es equivalente a la cantidad de energía que adquiere la carga de prueba, esta energía se almacena en la carga de prueba, es decir, la carga de prueba gana energía potencial, si se suelta, se acelera alejándose de la carga positiva y la energía potencial que ganó se transforma en energía cinética. En la siguientefigura se ilustra este fenómeno.

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Departamento de ciencias, Universidad Iberoamericana, Santa Fe, D.F. Elaboró: Dr. Rodolfo F. Estrada Guerrero.

Campo eléctrico Carga eléctrica + carga de prueba

Figura 1. Una carga de prueba que se mueve en un campo eléctrico producido por una carga positiva gana energía potencial al acercarse a dicha carga. Observa que en el caso gravitacionalsucedería lo contrario. Si la carga que genera el campo eléctrico es negativa, las líneas del campo entran a la carga, en este caso si una carga de prueba se mueve dentro del campo eléctrico gana energía potencial si se aleja de la carga negativa, en este caso sucede algo similar al caso gravitacional entre más lejos esté la carga de prueba de la carga negativa, la energía potencial que gana la carga deprueba aumenta, esto se debe a que hay una fuerza de atracción electrostática entre la carga negativa que produce el campo y la carga de prueba. Este efecto se ilustra en la siguiente figura.

Campo eléctrico Carga negativa _ Carga de prueba. Figura 2. Una carga de prueba que se mueve en un campo eléctrico producido por una carga negativa gana energía potencial al alejarse de dicha carga. Observaque en el caso gravitacional sucedería lo mismo. De acuerdo a este análisis, si se tuvieran dos cargas de prueba la energía potencial sería doble, si fueran tres la energía potencial se triplica y así sucesivamente. Como resulta muy difícil contar el número de cargas para determinar la energía potencial, en su lugar se define la energía potencial por unidad de carga eléctrica, a esta cantidad...