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Tema 4: Potencial eléctrico

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Tema 4: Potencial Eléctrico

Fátima Masot Conde
Ing. Industrial 2007/08

Fátima Masot Conde

Dpto. Física Aplicada III

Universidad de Sevilla

Tema 4: Potencial eléctrico

Tema 4: Potencial Eléctrico

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Índice:
1. Introducción
2. Energía potencial eléctrica
1. de dos cargas puntuales
2. de un sistema de cargas
3. Interpretación dela Ep
3. Potencial eléctrico
4. Cálculo del potencial eléctrico
5. Cálculo del campo a partir del potencial. Gradiente
6. Superficies equipotenciales
Fátima Masot Conde

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Introducción

~e
Hemos hablado de la fuerza eléctrica F y del
~
campo E (fuerza eléctrica por unidad de carga).
Ahora nospreguntamos:
¿Cuál es el trabajo que realiza esa fuerza?
¿Cuál es el trabajo que realiza esa fuerza?
Análogamente al caso gravitatorio, la fuerza eléctrica es
CONSERVATIVA, y veremos que ese trabajo se puede
expresar en términos de Energía Potencial (eléctrica) o
simplemente Potencial (energía potencial por unidad de
carga)
Fátima Masot Conde

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Introducción

Igual que en el caso gravitatorio, el potencial se
define respecto de un nivel de referencia
arbitrario, dándose entonces una asimilación de
potencial a lo que en realidad son diferencias de
potencial entre un punto y el de referencia.

A las diferencias de potencial
A las diferencias de potencial
también se les llamavoltaje
también se les llama voltaje

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Energía Potencial Eléctrica
¿Cuál es el trabajo realizado por una fuerza
cualquiera para llevar a la partícula desde a
hasta b?

Recordamos:
a

fuerza

~
F

F

T
~
F

Wa→b =

b

d~
l

=

b

FT dl =

a

Zvelocidad

b

m

a

escalares

b

a

Componente tangente
de la fuerza

Z

Z

elemento de longitud
tangente al camino

~ l
F · d~ =

producto escalar

Energía cinética

dv
dl = Ek,b − Ek,a
dt

El trabajo que
realiza una fuerza
cualquiera
es el incremento
de energía cinética

FT

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Energía potencial
¿Cuál es el trabajo realizado por una fuerza
conservativa para llevar a la partícula desde a hasta b?

Recordamos:
a

Si la fuerza es conservativa, la energía total
se conserva en cada punto del camino:

~
F

c

Etotal = (EK + EP )A = (EK + EP )B

~c
F

b

d~
l

Wa→b =

Z

b
a

~
FC · d~ = −
l

Z

Este signo esnecesario
para obtener este orden

b
a

dEP = EP,A − EP,B

El trabajo que realiza una fuerza conservativa (además de ser el
incremento de Energía Cinética) es igual al menos incremento de
Energía Potencial
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Energía potencial eléctrica en un campo uniforme

Análogogravitatorio

~
g

m

+++++++++++

Ep,max

~
E

EK,max
ref. 0

Ep,max

EK,max
ref. 0

La masa, siguiendo la direcci´n
o
del campo, aumenta su EK y
disminuye su Ep

Fátima Masot Conde

q +

––––––––––––

La carga positiva, siguiendo la
direcci´n del campo, aumenta su
o
EK y disminuye su Ep

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Energía potencial eléctrica en un campo uniforme

Desplazamientos espontáneos
(Trabajo positivo realizado por el campo)
+++++++++++
+++++++++++

~
E
~
E

q +

q

-

––––––––––––
––––––––––––

Caso anterior

Fátima Masot Conde

La carga negativa espont´neaa
mente sigue la direcci´n cono
~
traria a E (aumentando su EK )
y disminuyendo su Ep
Dpto....