Condensadores

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Potencial eléctrico
El potencial eléctrico en un punto es el trabajo que debe realizar un campo electrostático para mover una carga positiva q desde el punto de referencia 1 , dividido por unidad de carga de prueba. Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria q desde la referencia hastael punto considerado en contra de la fuerza eléctrica. Matemáticamente se expresa por:

El potencial eléctrico sólo se puede definir para un campo estático producido por cargas que ocupan una región finita del espacio. Para cargas en movimiento debe recurrirse a lospotenciales de Liénard-Wiechert para representar un campo electromagnético que además incorpore el efecto de retardo, ya que lasperturbaciones del campo eléctrico no se pueden propagar más rápido que la velocidad de la luz.
Contenido  [ocultar]  * 1 Trabajo eléctrico y energía potencial eléctrica * 2 Diferencia de Potencial eléctrico * 2.1 Campo eléctrico uniforme * 2.2 Campo eléctrico no uniforme * 2.3 Expresión general * 3 Ejemplos de potencial eléctrico asociados a diferentes distribuciones de carga* 3.1 Potencial debido a una carga puntual * 3.2 Potencial debido a dos cargas puntuales * 3.3 Potencial eléctrico generado por una distribución discreta de cargas * 3.4 Potencial eléctrico generado por una distribución continua de carga * 3.5 Potencial eléctrico generado por un plano infinito * 3.6 Esfera conductora cargada * 4 Véase también * 5 Referencias *5.1 Bibliografía * 6 Enlaces externos |
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[editar]Trabajo eléctrico y energía potencial eléctrica
Considérese una carga puntual q en presencia de un campo eléctrico. La carga experimentará una fuerza eléctrica.

Ahora bien, si se pretende mantener la partícula en equilibrio, o desplazarla a velocidad constante, se requiere de una fuerza quecontrarreste el efecto de la generada por el campo eléctrico. Esta fuerza deberá tener la misma magnitud que la primera, pero sentido contrario, es decir:
(1)

Partiendo de la definición clásica de trabajo, en este caso se realizará un trabajo para trasladar la carga de un punto a otro.De tal forma que al producirse un pequeño desplazamiento dl se generará un trabajo dW. Es importante resaltarque el trabajo será positivo o negativo dependiendo de cómo se realice el desplazamiento en relación con la fuerza . El trabajo queda, entonces, expresado como:

Nótese que en el caso de que la fuerza no esté en la dirección del desplazamiento, sólo se debe multiplicar su componente en la dirección del movimiento.
Será considerado trabajo positivo el realizado por un agente externo al sistemacarga-campo que ocasione un cambio de posición y negativo aquél que realice el campo.
Teniendo en cuenta la expresión (1):

Por lo tanto, el trabajo total será:

Si el trabajo que se realiza en cualquiera trayectoria cerrada es igual a cero, entonces se dice que estamos en presencia de un campo eléctrico conservativo.
Expresándolo matemáticamente:

Ahora bien, sea una carga q que recorre unadeterminada trayectoria en las inmediaciones de una carga Q tal como muestra la figura.

El trabajo infinitesimal es el producto escalar del vector fuerza F por el vector desplazamiento dl, tangente a la trayectoria, o sea:

donde dr es el desplazamiento infinitesimal de la carga q en la dirección radial.
Para calcular el trabajo total, se integra entre la posición inicial A, distante  delcentro de fuerzas y la posición final B, distante  del centro fijo de fuerzas:

De lo anterior se concluye que el trabajo W no depende del camino seguido por la partícula para ir desde la posición A a la posición B. lo cual implica que la fuerza de atracción F, que ejerce la carga Q sobre la carga q es conservativa. La fórmula de la energía potencial es:

Por definición, el nivel cero de...