Potencial Electrico

Introducción
Como la fuerza gravitatoria, la fuerza eléctrica es conservativa. Existe una función energía potencial asociada con la fuerza eléctrica. Como veremos, la energía potencial asociada a una partícula en un campo eléctrico es proporcional a la carga. La energía potencial por unidad de carga se denomina potencial eléctrico. El potencial eléctrico se mide en volts y frecuentemente sellama voltaje.
Potencial eléctrico
En general, cuando una fuerza conservativa F actúa sobre una partícula que experimenta un desplazamiento dl, la variación de la función energía potencial dU viene definida por: dU = - F· dl Cuando la carga experimenta un desplazamiento dl en un campo eléctrico E la energía potencial electrostática experimenta un cambio y si la carga se desplaza desde una posicióninicial a hasta otra final b, la variación de energía potencial electrostática es:

Ecuación 1. La variación de energía potencial es proporcional a la carga testigo q0. La variación de energía potencial por unidad de carga se denomina diferencia de potencial
dV: dV = dU/ q0 = - E·dl
Ecuación 2. Para un desplazamiento finito desde el punto a al punto b, el cambio de potencial es:
Ecuación 3. Ladiferencia de potencial Vb - Va es el valor negativo del trabajo por unidad de carga realizado por el campo eléctrico sobre una carga testigo positiva cuando ésta se desplaza del punto a al punto b.
La variación de la función V denominada potencial eléctrico (o simplemente potencial). Como el potencial eléctrico es la energía potencial electrostática por unidad de carga, la unidad SI para elpotencial y diferencia de potencial es el joule por coulomb, llamada Volt:
1 V = 1 J / C
Las dimensiones de potencial son también las mismas que el campo eléctrico multiplicado por la distancia. Así pues, la unidad de campo eléctrico E, el newton por coulomb, es también igual a volt por metro:
1 N / C = 1 V / m
Si situamos una carga de prueba positiva q0 en un campo eléctrico E y la dejamos enlibertad, se acelerará en la dirección de E a lo largo de la línea del campo. La energía cinética de la carga se incrementará, y su energía potencial disminuirá. Así, la carga se mueve hacia una región de menor energía potencial del mismo modo que un cuerpo masivo cae hacia una región de menor energía potencial gravitatoria. Para una carga testigo puntual, una región de menor energía potencial esuna región de menor potencial.
En la física atómica y nuclear, encontramos frecuentemente partículas elementales, tales como electrones y protones, con cargas de magnitud e que se mueven a través de diferencias de potencial de varios miles o millones de volts. Como la energía tiene dimensiones de carga eléctrica multiplicada por potencial eléctrico, una unidad conveniente de energía es el productode la carga electrónica e por el volt. Esta unidad se denomina electrón-volt (eV). La conversión de unidades entre electón-volt y joule se obtiene expresando la carga electrónica en coulombs:
1 eV = 1.6 x 10-19 C·V = 1.6 x 10-19 J
Potencial debido a un sistema de cargas puntuales
El potencial eléctrico debido a una carga puntual q en el origen puede calcularse a partir del campo eléctrico, elcual viene dado por:
Si una carga testigo q0 a la distancia r experimenta un desplazamiento dl= dr ^r, la variación de su energía potencial es dU = -q0E dl y el cambio de potencial eléctrico es:
Integrando se obtiene:
Ecuación 4. en donde V0 es una constante de integración. Es costumbre definir el potencial cero a una distancia infinita de la carga puntual (es decir, para r = ). Por tanto, laconstante V0 es cero y el potencial a una distancia r de la carga puntual es:
V= 0 para r =
Ecuación 5. El potencial es positivo o negativo según el signo de la carga q. Para determinar el potencial en un punto causado por varias cargas puntuales, hay que calcular el potencial en dicho punto debido a cada una de las cargas por separado y sumar todos ellos. Esta es una consecuencia del principio...