La energía potencial que poseen los cuerpos puede transformarse en otro tipo de energía y en algunos casos se puede utilizar, como es el caso del agua en una represa, ya que cuando está acumulada a cierta altura con respecto al nivel del mar posee energía potencial gravitacional, al dejarla caer libremente se transforma en energía cinética, la cual puede mover un generador, transformándose en energía eléctrica.
Sucede lo mismo con las cargas eléctricas, ya que si en un punto A de un campo eléctrico generado por una carga Q se coloca una carga "q" ésta adquiere energía potencial con respecto a Q u otro punto de referencia.
El potencial eléctrico se define como la razón entre la energía potencial que adquiere una carga eléctrica situada en un punto de un campo eléctrico y la carga eléctrica.
Es decir:
V = EPE
q
La unidad de medida del potencial eléctrico el el Volt, donde 1 Volt = 1 J/C
LA DIFERENCIA
DE POTENCIAL entre un punto A y un punto B es el trabajo que se hace contra
la fuerza eléctrica para llevar una carga de prueba positiva unitaria desde A
hasta B. La diferencia de potencial entre A y B se representa por VB
– VA o por V. Sus unidades
son de trabajo por carga (Joules/coulomb) y se llaman volts (V):
1 volt (V) =
1 J/C
Ya que el trabajo es una cantidad escalar, la
diferencia de potencial también lo es. Lo mismo que el trabajo, la diferencia
de potencial puede ser positiva o negativa.
El trabajo W que se hace para mover una carga q de un
punto A a un segundo punto B es:
W = q(VB
– VA) = qV
Donde se debe dar a la carga los signos apropiados (+
o –). Si tanto (VB – VA) como q son positivos (o
negativos), el trabajo realizado es positivo. Si (VB – VA)
y q tienen signos opuestos, el trabajo efectuado es negativo.
POTENCIAL
ABSOLUTO: El potencial absoluto en un punto es el trabajo que se hace
contra la fuerza eléctrica para llevar una carga de prueba positiva unitaria
desde el infinito hasta dicho punto. Por consiguiente, el potencial absoluto en
un punto B es la diferencia de potencial desde A = ∞ hasta B.
Considere una carga puntual q en el vacío y un punto
P que se encuentra a una distancia r de la carga puntual. El potencial absoluto
en P debido a la carga q es:
Donde k = 9 × 109 Nm2 /C2
es la constante de Coulomb. El potencial absoluto en el infinito (en r = ∞) es cero.
Por el principio de superposición y la naturaleza
escalar de la diferencia de potencial, el potencial absoluto en un punto debido
a un número de cargas puntuales es:
Donde ri son las distancias desde las
cargas qi al punto de referencia. Las cargas negativas q contribuyen
con términos negativos al potencial, mientras que las cargas positivas q
aportan términos positivos.
El potencial absoluto debido a una esfera cargada
uniformemente en puntos fuera de la esfera o sobre su superficie es V = kq/r,
donde q es la carga de la esfera. Este potencial es el mismo que el producido
por una carga puntual q colocada en el centro de la esfera.
ENERGÍA
POTENCIAL ELÉCTRICA (EPE): Para llevar una carga q desde el infinito hasta
un punto donde el potencial absoluto es V, sobre la carga se debe realizar un
trabajo qV. Este trabajo aparece como energía potencial eléctrica (EPE)
almacenada en la carga.
De manera similar, cuando se lleva una carga a través
de una diferencia de potencial V, sobre la carga se debe realizar un trabajo
qV. Este trabajo da como resultado un cambio de qV en la EPE de la carga. Para
una subida en el potencial, V será positivo y la EPE aumentará si q es
positiva. Pero en el caso de una caída de potencial, V será negativo y la EPE
de la carga disminuirá si q es positiva.
Si q está en coulomb y V en volt, el
trabajo estará en Joule.
Muchas veces para medir el trabajo
realizado por una corriente eléctrica o la energía eléctrica consumida se
utiliza el kilo watt – hora donde:
1
kW-h = 3,6 x106 J
RELACIÓN ENTRE
V Y E: Suponga que en cierta región el campo eléctrico es uniforme y está
en la dirección x.Sea Ex su magnitud. Puesto que Ex es la
fuerza sobre una carga de prueba positiva unitaria, el trabajo que se hace para
mover dicha carga una distancia x es (de la ecuación W = Fxx)
V = Exx
El campo entre dos grandes placas metálicas paralelas
con cargas opuestas es uniforme. Por tanto, se puede usar esta ecuación para
relacionar el campo eléctrico E entre las placas con la separación de las
placas d y con su diferencia de potencial V.
Para placas paralelas:
V = Ed
ELECTRÓN VOLT,
UNA UNIDAD DE ENERGÍA: El trabajo realizado para llevar una carga +e (coulombs)
a través de una subida en el potencial de exactamente 1 volt se define como 1
electrón volt (eV).
Por tanto:
1 eV = (1.602
× 10-19 C)(1 V) = 1.602 × 10-19 J
De manera
equivalente:
Guía de ejercicios n° 1 
Guía de ejercicios n° 2
Guía de ejercicios n° 2
