ELECTRODINAMICA
ENERGIA POTENCIAL ELECTRICA
Diferencia de potencial
Teniendo claro lo que es la energía potencial, ahora podemos comprender el concepto de
diferencia de potencial, para ello utilizaremos el siguiente ejemplo análogo:
Tenemos dos tanques A y B con diferentes niveles de agua, donde la altura del nivel del tanque A
es mayor que la altura del tanque B. Ambos tanque están unidos por una tubería y en el medio
tenemos una llave que mantiene cerrado el paso del agua entre los tanques. En este momento el
tanque A ejerce mayor presión sobre la llave que el tanque B dado que a mayor altura mayor es la
energía potencial almacenada en el tanque. Como la llave está cerrada no hay desplazamiento del
flujo de agua.
Si procedemos a abrir la llave notaremos lo siguiente:
,La circulación del flujo de agua ira del tanque A al Tanque B, o sea de un potencial mayor a uno
menor buscando el equilibrio, cuando los potenciales se igualan el flujo de agua se detiene.
Si por el contrario es el tanque B el que tiene mayor energía potencial que el A el sentido del flujo
de agua seria inverso.
Haciendo ahora
, En este caso el agua fluye porque el potencial del Tanque A es mayor que el del tanque B por lo
tanto lo más importante no es la propia altura del agua, es decir su energía potencial, sino la
diferencia entre la energía potencial que tienen los tanques. Cuanto mayor sea esta diferencia,
mayor será la energía cinética con que el agua se desplazará por la tubería.
Ahora haciendo la analogía con la electricidad, el campo gravitacional que interactúa con la masa
del agua para ganar energía potencial representa al campo eléctrico, el volumen de agua
representa la carga eléctrica, la altura del nivel de agua en los tanques representa el potencial
eléctrico, la tubería equivale al conductor y el flujo de agua es el flujo de electrones o corriente
eléctrica. Por analogía podemos concluir que para que exista el movimiento de electrones por un
conductor es necesario que exista una diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito.
La energía potencial dependerá de forma importante del tipo de campo de fuerzas o interacción
que actúe sobre el sistema. Si el trabajo no depende del camino seguido, entonces a la fuerza se le
llama conservativa y el trabajo expresa la diferencia de energía potencial del sistema entre la
posición de partida (A) y la posición de llegada (B).
También se utiliza la función potencial en lugar de la energía potencial para representar el trabajo
realizado por la unidad básica de la interacción. Si, por ejemplo, la interacción es la gravitatoria,
sería la unidad de masa y en el caso de la interacción eléctrica, la unidad de carga.
ENERGÍA POTENCIAL ELECTROSTATICA
La energía potencial electrostática es una consecuencia de que el sistema de fuerzas que actúa
sobre el mismo sea conservativo, es decir, que el trabajo realizado para ir del punto (A) a un punto
(B) depende sólo de (A) y de (B), es independiente de la trayectoria que se utilice para desplazarse
entre ambos.
La variación de la energía electrostática representa un trabajo realizado por una fuerza
conservativa. Del mismo modo que la fuerza de atracción entre dos masas es conservativa,
también la fuerza eléctrica o fuerza de Coulomb entre dos cargas es conservativa, siendo de
repulsión si tienen el mismo signo y de atracción si son de signo opuesto. Los objetos que se
repelen tienen mayor energía potencial cuanto menor es la distancia entre ellos, y si se atraen es
mayor su energía potencial electrostática y potencial eléctrico cuanto mayor es la distancia entre
ellos.
ENERGIA POTENCIAL ELECTRICA
Diferencia de potencial
Teniendo claro lo que es la energía potencial, ahora podemos comprender el concepto de
diferencia de potencial, para ello utilizaremos el siguiente ejemplo análogo:
Tenemos dos tanques A y B con diferentes niveles de agua, donde la altura del nivel del tanque A
es mayor que la altura del tanque B. Ambos tanque están unidos por una tubería y en el medio
tenemos una llave que mantiene cerrado el paso del agua entre los tanques. En este momento el
tanque A ejerce mayor presión sobre la llave que el tanque B dado que a mayor altura mayor es la
energía potencial almacenada en el tanque. Como la llave está cerrada no hay desplazamiento del
flujo de agua.
Si procedemos a abrir la llave notaremos lo siguiente:
,La circulación del flujo de agua ira del tanque A al Tanque B, o sea de un potencial mayor a uno
menor buscando el equilibrio, cuando los potenciales se igualan el flujo de agua se detiene.
Si por el contrario es el tanque B el que tiene mayor energía potencial que el A el sentido del flujo
de agua seria inverso.
Haciendo ahora
, En este caso el agua fluye porque el potencial del Tanque A es mayor que el del tanque B por lo
tanto lo más importante no es la propia altura del agua, es decir su energía potencial, sino la
diferencia entre la energía potencial que tienen los tanques. Cuanto mayor sea esta diferencia,
mayor será la energía cinética con que el agua se desplazará por la tubería.
Ahora haciendo la analogía con la electricidad, el campo gravitacional que interactúa con la masa
del agua para ganar energía potencial representa al campo eléctrico, el volumen de agua
representa la carga eléctrica, la altura del nivel de agua en los tanques representa el potencial
eléctrico, la tubería equivale al conductor y el flujo de agua es el flujo de electrones o corriente
eléctrica. Por analogía podemos concluir que para que exista el movimiento de electrones por un
conductor es necesario que exista una diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito.
La energía potencial dependerá de forma importante del tipo de campo de fuerzas o interacción
que actúe sobre el sistema. Si el trabajo no depende del camino seguido, entonces a la fuerza se le
llama conservativa y el trabajo expresa la diferencia de energía potencial del sistema entre la
posición de partida (A) y la posición de llegada (B).
También se utiliza la función potencial en lugar de la energía potencial para representar el trabajo
realizado por la unidad básica de la interacción. Si, por ejemplo, la interacción es la gravitatoria,
sería la unidad de masa y en el caso de la interacción eléctrica, la unidad de carga.
ENERGÍA POTENCIAL ELECTROSTATICA
La energía potencial electrostática es una consecuencia de que el sistema de fuerzas que actúa
sobre el mismo sea conservativo, es decir, que el trabajo realizado para ir del punto (A) a un punto
(B) depende sólo de (A) y de (B), es independiente de la trayectoria que se utilice para desplazarse
entre ambos.
La variación de la energía electrostática representa un trabajo realizado por una fuerza
conservativa. Del mismo modo que la fuerza de atracción entre dos masas es conservativa,
también la fuerza eléctrica o fuerza de Coulomb entre dos cargas es conservativa, siendo de
repulsión si tienen el mismo signo y de atracción si son de signo opuesto. Los objetos que se
repelen tienen mayor energía potencial cuanto menor es la distancia entre ellos, y si se atraen es
mayor su energía potencial electrostática y potencial eléctrico cuanto mayor es la distancia entre
ellos.
