Potencial eléctrico: qué es, dónde se aplica, fórmulas, ejemplos

El potencial eléctrico mide la energía requerida para mover una carga eléctrica de un punto a otro en una región con un campo eléctrico.

El potencial eléctrico es una cantidad física escalar, que mide la energía requerida para mover una carga eléctrica de un punto a otro en una región con un campo eléctrico.

Es decir, el potencial eléctrico de un punto con relación a un punto de referencia se establece por el trabajo de la fuerza eléctrica sobre una carga electrificada en el desplazamiento entre estos dos puntos.

También conocido como potencial electrostático , solo necesita la intensidad y una unidad de medida para estar completamente definido, ya que es una cantidad escalar. Es decir, no se necesita dirección ni sentido.

Fórmulas

En resumen, el potencial eléctrico es una cantidad física escalar, que mide la energía requerida para mover una carga eléctrica de un punto a otro en una región con un campo eléctrico.

Así, el potencial de un punto perteneciente a un campo eléctrico se encuentra dividiendo el trabajo por el valor de la carga. Este valor siempre se mide en relación con un punto de referencia.

Así, al definir un punto de referencia, se acuerda que el potencial en este punto es cero. De todos modos, la fórmula es:

En la fórmula tenemos:

  • VA es el potencial eléctrico del punto A (V)

  • TAB es el trabajo realizado por la fuerza eléctrica al mover la carga del punto A al punto B (J)

  • q es la carga eléctrica (C)

Cabe mencionar que en el Sistema Internacional de Unidades (SI) el potencial eléctrico se mide en Voltios (Joule/Coulombio) en homenaje al físico italiano Alessandro Volta (1745-1827), inventor de la batería eléctrica.

1- Diferencia de potencial

La diferencia de potencial (ddp) también se denomina voltaje o tensión eléctrica. En resumen, la diferencia de potencial es una cantidad importante en el estudio de los fenómenos eléctricos.

De hecho, en la vida cotidiana se utiliza más el concepto de diferencia de potencial que el de potencial eléctrico. Por ejemplo, los electrodomésticos suelen tener indicado su voltaje.

Ya que, cuando se dice que existe un alto voltaje entre dos puntos, se quiere decir que la carga recibe una gran cantidad de energía en su desplazamiento. Finalmente, la diferencia de potencial es:

U = V A  – V B

Siendo que:

  • U es la diferencia de potencial (V)

  • V A  es el potencial eléctrico en un punto A (V)

  • V B  es el potencial eléctrico en un punto B (V)

Ejemplo

Supongamos que una pequeña carga eléctrica con una intensidad de 4,10 -6 C se transporta del punto A al punto B en un campo eléctrico.

Así, el trabajo realizado por la fuerza eléctrica que actúa sobre la carga tiene una intensidad de 3,10 -4 J. Determinemos entonces el potencial eléctrico del punto A, considerando el punto B como punto de referencia.

Además, definamos la diferencia de potencial entre los puntos A y B. Tomando el punto B como punto de referencia, tenemos:

Por otro lado, la diferencia de potencial se calcula teniendo en cuenta el potencial en los puntos A y B. Dado que el punto B se definió como un punto de referencia, entonces VB = 0. Entonces tenemos:

U = V – V B
U = 75 – 0 = 75 V

2- Potencial eléctrico en el campo de una carga

Cuando una carga fija en el vacío genera un campo eléctrico, el cálculo de la diferencia de potencial es:

De esta forma, tenemos que:

  • U es la diferencia de potencial (V)

  • k 0 es la constante electrostática en el vacío (9.10 9  Nm 2 /C 2 )

  • Q es la carga eléctrica fija (C)

  • d A es la distancia desde la carga fija hasta el punto A (m)

  • d B  es la distancia desde la carga fija hasta el punto B (m)

Si tenemos en cuenta el punto B infinitamente alejado de la carga Q (V B = 0), entonces tendremos que el potencial en el punto A vendrá dado por:

Siendo que:

  • V A es el potencial del punto A (V)

  • k 0  es la constante electrostática en el vacío (9.10 9  Nm 2 /C 2 )

  • Q es la carga eléctrica fija (C)

  • d A  es la distancia desde la carga fija hasta el punto A (m)

De esta forma, para calcular el potencial eléctrico resultante de un sistema de cargas, basta con calcular el valor del potencial de cada carga en el campo eléctrico y luego sumarlos.

energia potencial electrica

La energía potencial eléctrica se relaciona con el trabajo de la fuerza eléctrica dentro de un campo eléctrico.

Por tanto, en una carga puntual fija, la energía potencial eléctrica, medida en Joules  (J), se expresa mediante la siguiente fórmula:

Siendo que:

  • Ep es la energía potencial eléctrica (J)

  • K es la constante eléctrica del medio (Nm 2 /C 2 ). En el vacío, su valor es 9,10 9  Nm 2 /C 2 .

  • Q es la carga fija (C)

  • q es la carga de prueba (C)

  • d es la distancia entre las cargas (m)

superficie equipotencial

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

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

Así, la carga puntual se encuentra en el centro de estas esferas y las líneas de fuerza son perpendiculares a las superficies equipotenciales.

Diferencias entre potencial eléctrico y energía potencial eléctrica

Los dos tipos son cantidades físicas distintas. Sin embargo, ambos están relacionados con la carga eléctrica. En resumen, el potencial eléctrico es una propiedad producida por una carga eléctrica.

Por otro lado, la energía potencial eléctrica solo existe a través de la interacción entre pares de cargas eléctricas .

Así, si hay movimiento de una de estas cargas eléctricas, la energía potencial eléctrica se convierte en energía cinética.

LEA MAS

Energía limpia, ¿qué es? Definición, tipos, importancia y producción en Brasil

Fuentes de energía – Qué son, importancia y escenario actual en Brasil

Energía nuclear, ¿qué es? Ventajas y desventajas de su uso.

Energía potencial elástica: qué es, fórmulas y ejemplos

Tipos de energía – Qué son, importancia y fuentes de energía

Energía térmica: Qué es, fórmula, función, ventajas y desventajas

Energía oscura – Definición y características de la fuerza que mueve el Universo