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Trabajo Eléctrico
Como hemos estudiado anteriormente, si aplicas una fuerza sobre
una caja y esta se desplaza, decimos que la fuerza que ejercemos
realiza un trabajo. De igual forma, si un cuerpo que se encuentra
cargado ejerce una fuerza eléctrica de atracción o repulsión sobre
otro que también se encuentre cargado, dicha fuerza realizará un
trabajo mientras este último se desplace.
El trabajo eléctrico es el trabajo que realiza una fuerza eléctrica
sobre una carga que se desplaza desde un punto A hasta otro punto
B.
Si suponemos que la fuerza es constante durante todo
el desplazamiento, se puede expresar de la siguiente forma:We) (A→B)=Fe) ⋅Δr ) AB
donde:
We) (A→B) es el trabajo eléctrico. En el S.I. se mide en Julios
(J).
Fe) es la Fuerza eléctrica que sufre la carga. En el S.I. se mide
en Newton (N).
Δr ) AB es el vector desplazamiento entre ambos puntos. En el
S.I. se mide en metros (m).
Al igual que ocurre con otras fuerzas, como la fuerza gravitatoria, la
fuerza eléctrica es una fuerza conservativa. Esto implica que:
El trabajo que realiza una fuerza eléctrica para mover un cuerpo
cargado desde una posición A hasta otra B, únicamente
depende de dichas posiciones y no del camino seguido para
llegar de A a B.
Cuando el camino que sigue el cuerpo entre A y B es un camino
cerrado o un ciclo, el trabajo eléctrico es nulo.
Trabajo Eléctrico
Signo del Trabajo Eléctrico
Si nos atenemos a la expresión matemática de trabajo eléctrico, nos
damos cuenta de que la operación principal es un producto
escalar. Esta operación puede devolver un valor positivo, negativo o
nulo, dependiendo del menor ángulo que se forme entre la fuerza
eléctrica y el vector desplazamiento. Si el ángulo (α) es:
α > 90º. El trabajo eléctrico será negativo (We < 0).
α = 90º. El trabajo eléctrico será nulo (We = 0).
α < 90º. El trabajo eléctrico será positivo (We > 0).
¿Cómo podemos interpretar este signo? A priori, si un cuerpo cargado
se encuentra libre y de repente sufre la acción de una fuerza
eléctrica, el cuerpo se moverá en el sentido de la fuerza eléctrica y
por tanto, el trabajo eléctrico será positivo.
Si por el contrario, se le aplica una fuerza externa contraria a la
fuerza eléctrica que provoca un desplazamiento opuesto al que
debería producir la fuerza eléctrica, el trabajo eléctrico será un valor
negativo.
El trabajo eléctrico de una fuerza eléctrica siempre será positivo salvo
que intervenga alguna fuerza externa que provoque un
desplazamiento opuesto al que debería provocar únicamente la
fuerza eléctrica.
Trabajo de Fuerzas Externas contrarias a la Fuerza Eléctrica
El trabajo eléctrico es el trabajo que realizan las fuerzas eléctricas,
pero ¡no te confundas! Otra cosa distinta es el trabajo que puede
realizar una fuerza externa en contra de las fuerzas eléctricas para
intentar aproximar dos cuerpos cargados con el mismo signo (que
apriori intentarán separarse) o alejar dos cuerpos cargados con
distinto signo (que apriori intentarán unirse). En este caso, el trabajo
realizado por dicha fuerza externa para mover un cuerpo desde un
punto A a otro B es:
We=−Wf
donde:
We es el trabajo realizado por la fuerza eléctrica para moverlo
desde A hasta B.
Wf es el trabajo realizado por la fuerza externa para moverlo
desde A hasta B.