Energia Potencial Electrica Potencial Y Delta V
Páginas: 7 (1583 palabras)
Publicado: 18 de julio de 2015
ENERGÍA POTENCIAL ELÉCTRICA
Existe una relación entre el trabajo y la energía potencial.
Se sabe que una masa m a una altura h (mucho menor que el radio de la Tierra) sobre la superficie terrestre tiene una energía potencial gravitatoria que se puede calcular por:
Ep = m.g.h.
Esa energía potencial se puede convertir en energía cinética de acuerdo a la ley de conservación de la energía.Al levantar un objeto, se realiza trabajo sobre él y se incrementa su energía potencial gravitacional.
De manera análoga, un objeto cargado puede tener energía potencial en virtud de su posición en un campo eléctrico.
También se requiere trabajo para desplazar una partícula cargada contra el campo eléctrico de un cuerpo con carga.
La energía potencial eléctrica de una partículacargada aumenta cuando se realiza trabajo sobre ella para moverla contra el campo eléctrico de algún otro objeto cargado.
Se puede representar un campo eléctrico no uniforme originado por una carga fuente puntual + q (también llamada Q) como muestra la Figura 2. Si dentro del campo originado por esa carga se coloca una carga de prueba positiva + qo (también llamada +q’), sobre dicha carga actúa, encada punto donde se sitúe, una fuerza eléctrica cuyo módulo viene dada por la ley de Coulomb.
º Figura 2
En la posición A (a una distancia dA de +q) la carga de prueba + qo está sometida a una fuerza eléctrica:
e
(y un agente externo debe aplicar una fuerza del mismo módulo que e pero de sentido opuesto para equilibrarla).
Si la carga + qo se aproxima a la carga + q hacia la posición B,la fuerza
e aumenta (por lo que también debe aumentar para lograr el equilibrio de la carga + qo).
En consecuencia para mover la carga de prueba + qo con rapidez constante desde la posición A hasta la posición B, un agente externo debe aplicar, en cada instante que se considere, una fuerza diferente.
El módulo de la fuerza eléctrica originada por el campo en cada instante que se considere espor ley de Coulomb:
(De ahora en adelante llamaremos q’ = q0 y Q = +q)
o sea:
(1)
siendo Q la carga que genera el campo y q’ la carga de prueba positiva.
Si la carga q’ está libre, se moverá a lo largo del campo eléctrico, en la dirección y sentido de las líneas de fuerza del mismo.
El trabajo que efectúa el campo eléctrico sobre una partícula cargada que se desplaza en suinterior, se calcula como el producto escalar entre la fuerza eléctrica y el desplazamiento de la partícula. Simplificando, si la carga se mueve en la misma dirección de las líneas de campo, resulta:
(2)
Si reemplazamos (1) en (2) queda:
(3)
Dado que un objeto cargado (en este caso q’) puede tener energía potencial en virtud de su posición en un campo eléctrico, se puede definir:
“La energíapotencial eléctrica, es el trabajo, cambiado de signo, que efectúa el campo eléctrico, sobre una carga que en él, se mueve”.
En fórmulas:
(4) (esta relación se puede comprender observando la Figura 1, analizando la energía potencial gravitatoria y el trabajo que realiza el campo gravitatorio sobre un cuerpo)
La fórmula (4) expresa que: la Epe que adquiere una carga q’ en unpunto del campo eléctrico E, depende del valor de dicha carga y de la intensidad del campo en ese punto.
De la misma forma que sucede con la energía potencial gravitatoria, para la energía potencial eléctrica (Epe), sucede:
1) Si la carga de prueba q’ se mueve en contra del campo eléctrico, adquiere o almacena Epe. Es decir, aumenta la Epe de q’.
En este caso, el trabajo que efectúa el campo esnegativo porque el desplazamiento (Δx) de q’ se opone a la fuerza eléctrica (Fe) que el campo ejerce sobre q’.
Además, cuando q’ se acerca a la carga generadora, el campo eléctrico será más intenso. Por ello, la energía potencial eléctrica final Epef será mayor que la energía eléctrica inicial Epei, pues depende directamente del valor del campo eléctrico. La variación de energía potencial...
Existe una relación entre el trabajo y la energía potencial.
Se sabe que una masa m a una altura h (mucho menor que el radio de la Tierra) sobre la superficie terrestre tiene una energía potencial gravitatoria que se puede calcular por:
Ep = m.g.h.
Esa energía potencial se puede convertir en energía cinética de acuerdo a la ley de conservación de la energía.Al levantar un objeto, se realiza trabajo sobre él y se incrementa su energía potencial gravitacional.
De manera análoga, un objeto cargado puede tener energía potencial en virtud de su posición en un campo eléctrico.
También se requiere trabajo para desplazar una partícula cargada contra el campo eléctrico de un cuerpo con carga.
La energía potencial eléctrica de una partículacargada aumenta cuando se realiza trabajo sobre ella para moverla contra el campo eléctrico de algún otro objeto cargado.
Se puede representar un campo eléctrico no uniforme originado por una carga fuente puntual + q (también llamada Q) como muestra la Figura 2. Si dentro del campo originado por esa carga se coloca una carga de prueba positiva + qo (también llamada +q’), sobre dicha carga actúa, encada punto donde se sitúe, una fuerza eléctrica cuyo módulo viene dada por la ley de Coulomb.
º Figura 2
En la posición A (a una distancia dA de +q) la carga de prueba + qo está sometida a una fuerza eléctrica:
e
(y un agente externo debe aplicar una fuerza del mismo módulo que e pero de sentido opuesto para equilibrarla).
Si la carga + qo se aproxima a la carga + q hacia la posición B,la fuerza
e aumenta (por lo que también debe aumentar para lograr el equilibrio de la carga + qo).
En consecuencia para mover la carga de prueba + qo con rapidez constante desde la posición A hasta la posición B, un agente externo debe aplicar, en cada instante que se considere, una fuerza diferente.
El módulo de la fuerza eléctrica originada por el campo en cada instante que se considere espor ley de Coulomb:
(De ahora en adelante llamaremos q’ = q0 y Q = +q)
o sea:
(1)
siendo Q la carga que genera el campo y q’ la carga de prueba positiva.
Si la carga q’ está libre, se moverá a lo largo del campo eléctrico, en la dirección y sentido de las líneas de fuerza del mismo.
El trabajo que efectúa el campo eléctrico sobre una partícula cargada que se desplaza en suinterior, se calcula como el producto escalar entre la fuerza eléctrica y el desplazamiento de la partícula. Simplificando, si la carga se mueve en la misma dirección de las líneas de campo, resulta:
(2)
Si reemplazamos (1) en (2) queda:
(3)
Dado que un objeto cargado (en este caso q’) puede tener energía potencial en virtud de su posición en un campo eléctrico, se puede definir:
“La energíapotencial eléctrica, es el trabajo, cambiado de signo, que efectúa el campo eléctrico, sobre una carga que en él, se mueve”.
En fórmulas:
(4) (esta relación se puede comprender observando la Figura 1, analizando la energía potencial gravitatoria y el trabajo que realiza el campo gravitatorio sobre un cuerpo)
La fórmula (4) expresa que: la Epe que adquiere una carga q’ en unpunto del campo eléctrico E, depende del valor de dicha carga y de la intensidad del campo en ese punto.
De la misma forma que sucede con la energía potencial gravitatoria, para la energía potencial eléctrica (Epe), sucede:
1) Si la carga de prueba q’ se mueve en contra del campo eléctrico, adquiere o almacena Epe. Es decir, aumenta la Epe de q’.
En este caso, el trabajo que efectúa el campo esnegativo porque el desplazamiento (Δx) de q’ se opone a la fuerza eléctrica (Fe) que el campo ejerce sobre q’.
Además, cuando q’ se acerca a la carga generadora, el campo eléctrico será más intenso. Por ello, la energía potencial eléctrica final Epef será mayor que la energía eléctrica inicial Epei, pues depende directamente del valor del campo eléctrico. La variación de energía potencial...
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