El potencial electrico o potencial electrostático de un punto relativo a un punto de referencia se define por el trabajo de fuerza eléctrica sobre una carga electrificada en el desplazamiento entre estos dos puntos.

Al ser una cantidad escalar, solo necesita, para estar completamente definida, la intensidad y una unidad de medida. Por lo tanto, no requiere dirección ni significado.

Formula

El potencial de un punto que pertenece a un campo eléctrico. se encuentra dividiendo el trabajo por el valor de la carga. Este valor siempre se mide contra un punto de referencia.

Al definir un punto de referencia, es convencional que el potencial en este punto sea nulo.

Por lo tanto, la fórmula para el cálculo del potencial eléctrico viene dada por:

Donde:

VUn: Potencial eléctrico del punto A (V)
TAB: Funcionamiento de la fuerza eléctrica al desplazar la carga del punto A al punto B (J)
que: Carga eléctrica (C)

En el Sistema Internacional de Unidades (SI), el potencial eléctrico se mide en Voltios (Joule / Coulomb) en honor del físico italiano Alessandro Volta (1745-1827), creador de la celda eléctrica.

Diferencia Potencial

La diferencia potencial (ddp), también llamado voltaje eléctrico o voltaje, es una cantidad importante en el estudio de los fenómenos eléctricos.

En la vida cotidiana, el concepto de diferencia de potencial se usa más que el potencial eléctrico de un punto. Por ejemplo, en aparatos eléctricos, su voltaje generalmente aparece.

El voltímetro es un instrumento utilizado para medir ddp.

Cuando decimos que hay un alto voltaje entre dos puntos, significa que la carga recibe una gran cantidad de energía en su desplazamiento.

La diferencia potencial está indicada por:

U = VUn – VB

U: diferencia de potencial (V)
VUn: potencial eléctrico en un punto A (V)
VB: potencial eléctrico en un punto B (V)

Ejemplo

Una pequeña carga eléctrica de 4,10 de intensidad.-6 C se lleva del punto A al punto B de un campo eléctrico. El trabajo realizado por la fuerza eléctrica que actúa sobre la carga tiene una intensidad de 3.10-4 J. Determinar:

a) El potencial eléctrico del punto A, considerando el punto B como punto de referencia.
(b) la diferencia potencial entre los puntos A y B.

Solución:

a) Considerando el punto B como punto de referencia, tenemos:

b) La diferencia de potencial se calcula considerando el potencial en los puntos A y B. Dado que el punto B se definió como un punto de referencia, entonces VB= 0. Por lo tanto, tenemos:

U = VUn – VB
U = 75 – 0 = 75 V

Potencial eléctrico en el campo de una carga

Cuando se genera un campo eléctrico por una carga fija en el vacío, la diferencia de potencial se puede calcular como:

Donde

U: diferencia de potencial (V)
k0 0: constante electrostática en vacío (9.10Noveno N.m2/ C2)
Q: carga eléctrica fija (C)
dUn: distancia de la carga fija al punto A (m)
dB: distancia desde la carga fija hasta el punto B (m)

Si consideramos el punto B infinitamente lejos de la carga Q (VB = 0), entonces tenemos que el potencial en el punto A estará dado por:

Ser

VUn: potencial del punto A (V)
k0 0: constante electrostática en vacío (9.10Noveno N.m2/ C2)
Q: carga eléctrica fija (C)
dUn: distancia de la carga fija al punto A (m)

Para calcular el potencial eléctrico resultante de un sistema de carga, simplemente calcule el valor potencial de cada carga en el campo eléctrico y luego agréguelos.

Ejemplo

Una carga puntual de 2.10-8 C se fija en el vacío y genera un campo eléctrico a su alrededor. ¿Cuál es el potencial eléctrico de un punto a 60 cm de esta carga? Considera k0 0 = 9.10Noveno N.m2/ C2 y adoptar como referencia infinito.

Solución:

Para calcular el potencial en el punto dado, simplemente sustitúyalo en la fórmula. Sin embargo, debemos prestar atención a las unidades, porque la unidad de distancia no está en el sistema internacional. Entonces, primero debemos hacer que la unidad cambie:

d = 60 cm = 0.6 m

Sustitución:

Superficie equipotencial

En una superficie equipotencial, todos los puntos tienen un valor constante para el potencial eléctrico.

En un campo eléctrico generado por una carga puntual, las superficies equipotenciales serán esferas concéntricas, es decir, tienen el mismo punto central.

La carga puntual se encuentra en el centro de estas esferas y las líneas eléctricas son perpendiculares a las superficies equipotenciales.

En la siguiente figura representamos un cargo cargado positivamente Q. También indicamos las líneas eléctricas y las superficies equipotenciales.

Energía Potencial Eléctrica

Un energía potencial eléctrica Está asociado con el trabajo de las fuerzas eléctricas dentro de un campo eléctrico.

Para una carga de punto fijo, la energía potencial eléctrica, medida en Julio (J) se expresa mediante la siguiente fórmula:

Ser:

Ep: energía potencial eléctrica (J)
K: constante eléctrica media (N.m2/ C2) En el vacío, su valor es 9.10Noveno N.m2/ C2.
Q: carga fija (C)
que: carga de prueba (C)
d: distancia entre cargas (m)

Para obtener más información, también lea:

Ejercicios resueltos

1) En un campo eléctrico, una carga de 2C se transporta desde un punto X a un punto Y muy lejos, las fuerzas eléctricas tienen un trabajo de 100 J. Determine el potencial eléctrico en el punto x:

Datos:

Q = 2C
Txy= 100J

De acuerdo con la fórmula del potencial eléctrico:

Vx= Txy/ Q
Vx= Txy/ 2
Vx= 100/2
Vx= 50V

Por lo tanto, el potencial eléctrico en el punto x es 50 V.

2) Determinar el trabajo de una carga eléctrica colocada en el punto A cuyo potencial eléctrico es 2.104 4 V, donde el valor de carga es – 6 μC.

Para calcular el valor de trabajo, simplemente multiplique el valor del potencial eléctrico por la carga eléctrica.

Sin embargo, el valor de carga está en microcoulomb, donde 1 microcoulomb = 1.0 × 10-6 coulomb, logo:

T = – 6.10 – 6. 2.104 4
T = – 0.12 J

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