POTENCIAL ELÉCTRICO

Como ocurría con una masa en un campo gravitatorio, un cuerpo cargado eléctricamente colocado en un campo eléctrico, tiene energía potencial debido a su posición. El trabajo que costará trasladar una determinada carga, venciendo las fuerzas del campo y desde fuera de éste hasta un determinado punto, será acumulado por la carga en forma de energía potencial eléctrica.

A cada punto (P) del campo le asignamos un valor de potencial eléctrico (V), que corresponde a la energía potencial que tiene la unidad positiva de carga en dicho lugar. El potencial eléctrico de un punto equivale, pues, al trabajo necesario para trasladar, con movimiento uniforme, la unidad de carga positiva hasta P desde el infinito, considerado como un punto suficientemente alejado de las cargas que crean el campo.

La unidad de potencial eléctrico en el SI es el volt (V). Un punto del campo tiene el potencial de 1 volt si, para trasladar hasta el desde fuera del campo +1 coulomb, se debe realizar el trabajo de 1 joule:

Para aproximar una carga positiva a otra del mismo signo, deberemos efectuar una fuerza contraria al campo creado por ésta y realizar un trabajo.

Los puntos de un campo creado por una carga positiva tendrán potencial positivo. Si la carga creadora del campo es negativa, los potenciales serán negativos. Con esto se indica que traslade trasladar una carga desde fuera del campo hasta el punto considerado, representa realizar un trabajo negativo; o sea, dejar que el campo la carga, pero haciendo una fuerza contraria a éste con la finalidad de evitar que la carga acelere.

Diferencia de potencial

No interesa tanto, a menudo, la energía de una carga en un punto como la variación de dicha energía al trasladar la carga. La diferencia de potencial entre dos puntos de un campo eléctrico es igual al trabajo necesario para trasladar la unidad de carga positiva del uno al otro.

Las fuerzas eléctricas son fuerzas conservativas (leer nuestro artículo “trabajo y energía mecánica”). Si movemos una carga por un campo eléctrico y volvemos al punto de partida, el trabajo total realizado es nulo. Esto equivale a decir que el trabajo empleado en trasladar la carga entre dos puntos (de A a B) de un campo eléctrico es igual y de signo opuesto al que se debería realizar para llevarla de B a A (ver imagen a continuación). Así pues, el trabajo depende únicamente de los puntos origen y final, y no del camino recorrido.

El trabajo en un campo eléctrico no depende del camino seguido (1 o 2) para trasladar la carga entre dos puntos dados (A y B).

Superficies equipotenciales

Todos los puntos de un campo eléctrico que estén al mismo potencial constituyen una superficie equipotencial. Al mover una carga por una superficie equipotencial, ésta no realiza ningún trabajo ni acumula energía alguna. Y dado que el trabajo es nulo aunque no lo sean ni la fuerza eléctrica que actúa sobre la carga ni el desplazamiento, cabe concluir que toda superficie equipotencial es perpendicular en cada punto a las líneas de campo (siguiente imagen e imagen del campo eléctrico).

Para una carga puntual, las superficies equipotenciales son esféricas y concéntricas.

Una carga eléctrica positiva, abandonada sin velocidad inicial en un campo eléctrico, será impulsada a lo largo de las líneas de fuerza del campo, y en su mismo sentido, hacia posiciones en las cuales tenga una menor energía potencial; es decir, las líneas de campo indican los potenciales decrecientes.

En un campo eléctrico uniforme, las superficies equipotenciales son planas y perpendiculares a las líneas del campo.

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