Potencial Electrico
Páginas: 11 (2553 palabras)
Publicado: 5 de abril de 2012
UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NÚCLEO DE ANZOÁTEGUI
UNIDAD DE ESTUDIOS BÁSICOS
FISICA II
Prof. Carlos Mérida
Realizado por:
Br. Yañez Pablo
C.I. 20.873.682
Barcelona 9 de Abril de 2012
Introducción
Al usar la ley de la conservación de la energía, pudimos evitar el trabajar directamente con fuerzas al resolver varios problemas de mecánica. El concepto de la energía potencial posee tambiénun gran valor para el estudio de la electricidad. Debido a que la fuerza electrostática es conservativa, los fenómenos de este tipo pueden describirse convenientemente en términos de una energía potencial eléctrica. Esta idea nos permite definir una cantidad escalar conocida como energía potencial. Debido a que la energía potencial en un punto cualquiera en un campo eléctrico es una cantidadescalar, podemos definir los fenómenos electrostáticos de una manera más simple que si tuviéramos que depender solo del campo eléctrico y las fuerzas eléctricas. El concepto de potencial eléctrico tiene un gran valor práctico en la operación de circuitos eléctricos y aparatos que estudiaremos a continuación.
Desarrollo
El potencial eléctrico en un punto es el trabajo que debe realizar un campoelectrostático para mover una carga positiva q desde el punto de referencia, 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 hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica. Matemáticamente se expresa por:
El potencialeléctrico 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 los potenciales de Liénard-Wiechert para representar un campo electromagnético que además incorpore el efecto de retardo, ya que las perturbaciones del campo eléctrico no se pueden propagar más rápido que la velocidad de la luz. Si seconsidera que las cargas están fuera de dicho campo, la carga no cuenta con energía y el potencial eléctrico equivale al trabajo necesario para llevar la carga desde el exterior del campo hasta el punto considerado. La unidad del sistema internacional es el voltio(V). Todos los puntos de un campo eléctrico que tienen el mismo potencial forman una superficie equipotencial.
Trabajo eléctrico yenergía 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 que contrarreste el efecto de la generada por el campo eléctrico. Esta fuerza deberá tener la misma magnitud que la primera, perodirección contraria, 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 resaltar que el trabajo será positivo o negativo dependiendo de cómo se realice el desplazamiento en relación con la fuerza . Eltrabajo queda, entonces, expresado como:
Nótese que en el caso de que la dirección en la cual se aplica la fuerza, coincida con la dirección del desplazamiento o sea el caso de fuerzas colineales y del mismo sentido (dado que a 0° el coseno del ángulo sería 1, sólo se debe multiplicar su componente en la dirección del movimiento (Observemos el caso de fuerzas colineales pero de sentido distinto,en cuyo caso se multiplicará por -1).
Será considerado trabajo positivo el realizado por un agente externo al sistema carga-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...
NÚCLEO DE ANZOÁTEGUI
UNIDAD DE ESTUDIOS BÁSICOS
FISICA II
Prof. Carlos Mérida
Realizado por:
Br. Yañez Pablo
C.I. 20.873.682
Barcelona 9 de Abril de 2012
Introducción
Al usar la ley de la conservación de la energía, pudimos evitar el trabajar directamente con fuerzas al resolver varios problemas de mecánica. El concepto de la energía potencial posee tambiénun gran valor para el estudio de la electricidad. Debido a que la fuerza electrostática es conservativa, los fenómenos de este tipo pueden describirse convenientemente en términos de una energía potencial eléctrica. Esta idea nos permite definir una cantidad escalar conocida como energía potencial. Debido a que la energía potencial en un punto cualquiera en un campo eléctrico es una cantidadescalar, podemos definir los fenómenos electrostáticos de una manera más simple que si tuviéramos que depender solo del campo eléctrico y las fuerzas eléctricas. El concepto de potencial eléctrico tiene un gran valor práctico en la operación de circuitos eléctricos y aparatos que estudiaremos a continuación.
Desarrollo
El potencial eléctrico en un punto es el trabajo que debe realizar un campoelectrostático para mover una carga positiva q desde el punto de referencia, 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 hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica. Matemáticamente se expresa por:
El potencialeléctrico 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 los potenciales de Liénard-Wiechert para representar un campo electromagnético que además incorpore el efecto de retardo, ya que las perturbaciones del campo eléctrico no se pueden propagar más rápido que la velocidad de la luz. Si seconsidera que las cargas están fuera de dicho campo, la carga no cuenta con energía y el potencial eléctrico equivale al trabajo necesario para llevar la carga desde el exterior del campo hasta el punto considerado. La unidad del sistema internacional es el voltio(V). Todos los puntos de un campo eléctrico que tienen el mismo potencial forman una superficie equipotencial.
Trabajo eléctrico yenergía 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 que contrarreste el efecto de la generada por el campo eléctrico. Esta fuerza deberá tener la misma magnitud que la primera, perodirección contraria, 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 resaltar que el trabajo será positivo o negativo dependiendo de cómo se realice el desplazamiento en relación con la fuerza . Eltrabajo queda, entonces, expresado como:
Nótese que en el caso de que la dirección en la cual se aplica la fuerza, coincida con la dirección del desplazamiento o sea el caso de fuerzas colineales y del mismo sentido (dado que a 0° el coseno del ángulo sería 1, sólo se debe multiplicar su componente en la dirección del movimiento (Observemos el caso de fuerzas colineales pero de sentido distinto,en cuyo caso se multiplicará por -1).
Será considerado trabajo positivo el realizado por un agente externo al sistema carga-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...
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