energia potencial

ENERGIA POTENCIAL ELECTRICA
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Para tener idea clara sobre el concepto de energía potencial eléctrica, desarrollemos primero el concepto de energía potencial gravitacional. Un cuerpo puede almacenar energía de acuerdo a la posición donde se encuentre, energía que se la sido transferida por la acción de un agente externo. Supongamos que tenemos quesubir una pelotica de masa m hasta una altura h. Al levantar la pelotica una altura h, respecto al suelo realizamos un trabajo. Este trabajo será positivo porque la fuerza que aplicamos está en la misma dirección del movimiento.
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De acuerdo a la fig.5.1 el trabajo realizado por la fuerza externa al levantar la pelotica es igual al incremento de la energíapotencial gravitatoria:

Fig.5.1 Energía potencial

Como h>h0 el trabajo realizado por la fuerza externa, en contra de la gravedad, incrementa la energía potencial gravitatoria de la pelotica. En el proceso de levantar la pelotica, la fuerza de gravedad también realiza trabajo que, como hemos dicho, es negativo con respecto a WF:

De esta ecuación podemos deducir que el trabajo, Wg,realizado por la fuerza de gravedad depende solo de la posición inicial y final del cuerpo, siendo por lo tanto independiente de la trayectoria.
Podemos concluir que las fuerzas que realizan un trabajo, cuyo valor no depende de la trayectoria, sino de sus coordenadas inicial y final, se denominan conservativas.
Ahora vamos a extender los conocimientos anteriores al caso de la energía potencialeléctrica. Vamos a considerar un campo eléctrico como se muestra en la fig.5.2. Consideremos que podemos transportar una carga de un punto a otro dentro de ese campo.
Si la carga se traslada desde una distancia muy lejana pueden ocurrir dos cosas:

Fig.5.2Trabajo entre A y B
o Carga positiva: se produce una fuerza de repulsión sobre ella, que es necesario compensar para situarla en A. En estecaso la fuerza externa tiene que realizar un trabajo para llevar la carga hasta A.
o Carga negativa: el campo produce un movimiento que acerca la carga al cuerpo, en estas condiciones, es el campo el que hace trabajo.
Podemos concluir que se produce un cambio de energía al transportar la carga desde el infinito hasta el punto A.
DEFINICION
El potencial en un punto dentro de un campo eléctrico,es el trabajo cuando se lleva una carga de prueba positiva desde el infinito hasta otro punto dentro del campo.
El potencial será positivo si es necesario realizar un trabajo (agente externo) para trasladar la carga y será negativo si es el campo que realiza el trabajo.

Por ejemplo, consideremos una carga positiva próxima a una gran carga negativa, como en la fig. . La situación es idéntica ala de una masa m en el campo gravitacional de la tierra. El trabajo de un agente externo para llevar la partícula q desde un punto A hasta un punto B, es igual al incremento de la energía potencial del sistema. Es decir:

Fig.5.3 Potencial.

Como el ángulo que forma la fuerza externa y el desplazamiento es 00, podemos escribir:


Simultáneamente la fuerza eléctrica realiza un trabajonegativo, ya que el vector desplazamiento va en sentido contrario a la fuerza eléctrica. El trabajo de la fuerza eléctrica es:

Pero como la carga q hay que transportarla desde A hasta B con velocidad constante, las fuerzas se equilibran, es decir, Fexterna = Fcampo. Entonces nos queda que:

Quedando finalmente:
Lo que significa que el trabajo realizado por la fuerza eléctrica es igualal decremento de la energía entre los puntos A y B.
CONCLUSION
Si una partícula q se suelta en el seno de un campo eléctrico E, esta se moverá hacia la región de menor potencial.
POTENCIAL EN UN PUNTO
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Por definición el potencial en un punto es el trabajo para traer una carga de prueba q0 desde el infinito hasta un punto dentro del seno de un campo...