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Potencial Electrico

El alumno debe haber estudiado el concepto de energía potencial anteriormente en conexión con la fuerza de gravedad y la fureza en resortes. En la unidad presente se estudia el concepto de energía potencial eléctrica. Partiendo de que la fuerza electrostática descritita por la ley de Coulomb es conservativa, entonces los fenómenos electroestáticos puedendescribirse en términos de energía potencial eléctrica. El potencial eléctrico en cualquier punto dentro de un campo eléctrico es una función escalar y se emplea para describir fenómenos electroestáticos de manera mas simplificada. El alumno comprobara que el concepto de potencial eléctrico es de gran valor practico.

2.1 Diferencias de potencial y potencial electrico

Si unacarga de prueba qo se coloca en un campo eléctrico E creado por alguna objeto cargado, la fureza eléctrica que actúa sobre la carga de prueba es qoE. La fuerza qoE es conservativa debido a que las fuerzas individuales descritas por la ley de Culomb son conservativas. Cuando la carga de prueba se mueve dentro de un campo eléctrico por un agente externo, el trabajo hechopor el campo eléctrico sobre la carga es igual al negativo del trabajo hecho por el agente externo que produce el desplazamiento. Para un desplazamiento infinitesimal ds, el trabajo hecho por el campo electrico sobre la carga Fds = qoE . como esta cantidad de trabajo es realizada por el campo, la energía potencial del sistema campo-carga se reduce en una cantidad dU = -qoEds. Paraun desplazamiento finito de la carga entre los puntos A y B, el cambio de energía potencial del sistema es: la integración que se efectúa a lo largo de la trayectoria que sigue qo cuando se mueve de A a B, y recibe el nombre de integral de línea. Puesto que la fuerza qoE es conservativa, esta integral de línea no depende de la trayectoria seguida de A a B.(Ec.1)

La energía potencial por unidad de carga U/qo es independiente del valor de qo y tiene un valor único en cada punto en un campo electrico. La cantidad U/qo recibe el nombre de potencial electrico V. De este modo, el potencial electrico en cualquier punto en un campo electrico es:
(Ec.2)
El hecho de que la energíapotencial sea una cantidad escalar significa que el potencial electrico es también una cantidad escalar.
La diferencia de potencial entre cualesquiera dos puntos A y B en un campo electrico se define como el cambio en la energía potencial del sistema dividida por la carga de prueba qo.

(Ec.3)
La diferencia de potencial no debe confundirse con ladiferencia de energía potencia. La diferencia de potenciales es proporcional al cambio de energía potencial y observamos en la ecuación anterior, que las dos se relacionan por medio de .
El potencial electrico es una característica escalar del campo electrico, independiente de las cargas que pueden ponerse en el campo. Sin embargo cuando se habla de energía potencial, se estahaciendo referencia al sistema de carga-campo. Ya que por lo general se esta interesado en conocer el potencial electrico en la posición de una carga, así como la energía potencial causada por la interacción de la carga con el campo, se sigue la convención común de hablar de la energía potencial como si perteneciera a la carga.

Puesto que el cambio en la energía potencial deuna carga es el negativo del trabajo realizado por el campo electrico sobre la carga, la diferencia de potencial ente los puntos A y B es igual al trabajo de prueba de A y B sin un cambio en la energía cinética de la carga de prueba.
Lo mismo que con la energía potencial, solo son significativas las diferencias en el potencial electrico. Sin embargo, para evitar tener que...