Fisica

POTENCIAL ELECTRICO

1.

Establezca la distinción entre potencial eléctrico y energía potencial eléctrica.

Energía potencial eléctrica es la energía que posee un sistema de cargas eléctricas debido a su posición, en cambio el potencial eléctrico es la cantidad de energía potencial eléctrica que hay por una unidad de carga, en un punto. También se puede entender por potencial eléctrico enun punto al cuociente entre el trabajo que hay que hacer para mover una carga desde el infinito, hasta el punto, y la carga que se mueve. 2. Una carga negativa se mueve en dirección de un campo eléctrico uniforme. ¿La energía potencial de la carga aumenta o disminuye?, ¿ésta se mueve a una posición de potencial mayor o menor?

Si se mueve en la dirección del campo, podemos suponer que se muevedesde las cercanías de una carga positiva hacia una carga negativa (o desde cerca de una carga negativa a un lugar aún más cercano), entonces al ser negativa la carga que se mueve va a ir frenando, disminuyendo su velocidad, en consecuencia su energía potencial aumenta (ya que disminuye su energía cinética). Y, se mueve de un potencial eléctrico mayor a uno menor, esto se justifica debido a que seacerca a una supuesta carga negativa. 3. Proporcione una explicación física del hecho de que la energía potencial de un par de cargas iguales es positiva mientras que la correspondiente a un par de cargas diferentes es negativa.

Debe moverse entre puntos de igual potencial, así el trabajo será nulo. Esto ocurre en dirección perpendicular al campo eléctrico. 5.

6.

Describa las superficiesequipotenciales para a) una línea infinita de carga, b) una esfera cargada uniformemente.

Una superficie equipotencial a una línea infinita de carga sería un cilindro de altura infinita con la línea de carga en su eje central. Una superficie equipotencial en torno a una esfera cargada uniformemente es otra esfera concéntrica a la que posee la carga. 7. Explique por qué, en condiciones estáticas,todos los puntos en un conductor debe estar al mismo potencial eléctrico.

Si hay dos puntos de un conductor que tienen diferente potencial eléctrico, entonces una carga eléctrica (un electrón por ejemplo) se movería entre las cargas y se registraría una corriente eléctrica, pero se está diciendo que se está en condiciones estáticas, y en esa condición no puede haber corriente eléctrica.Hernán Verdugo Fabiani Profesor de Matemática y Física www.hverdugo.cl

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Si una línea de campo no fuera perpendicular a una superficie equipotencial, entonces tendría una componente paralela a la superficie, y si quisiera mover una carga en la dirección de esa componente del campo se tendría que realizar trabajo. Pero eso contradice el concepto de superficie equipotencial, en una superficieequipotencial se pueden mover cargas sin realizar trabajo.

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Explique por qué las superficies equipotenciales son siempre perpendiculares a las líneas de campo eléctrico.

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4.

Un campo eléctrico uniforme es paralelo al eje x. ¿En qué dirección puede desplazarse una carga en este campo sin que se haga ningún trabajo externo sobre la misma?

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Laenergía potencial negativa corresponde a un sistema atractivo, y si es positiva corresponde a uno repulsivo. Un par de cargas del mismo tipo se repelen entre sí, y si son de diferentes tipos se atraen entre sí.

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8.

El campo eléctrico dentro de una esfera hueca cargada uniformemente es cero. ¿Esto significa que el potencial es cero en el interior de la esfera? Explique.

Elpotencial eléctrico se relaciona con el campo eléctrico mediante la integral ∆V = − Edr , por lo tanto, si E = 0 N/C, se puede afirmar que el potencial al interior de la

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esfera es constante y diferente de cero. 9. ¿Por qué es importante evitar los bordes o puntos afilados sobre conductores utilizados en equipos de alto voltaje?

En los bordes y puntas se acumula mucha carga eléctrica,...