Potencial eléctricoPotencial eléctrico

Capítulo 25Física Sexta ediciónPaul E. Tippens

Capítulo 25Física Sexta ediciónPaul E. Tippens

Energía potencial eléctricaEnergía potencial eléctrica Cálculo de la energía potencialCálculo de la energía potencial PotencialPotencial Diferencia de potencialDiferencia de potencial Experimento de Millikan de la gota de aceiteExperimento de Millikan de la gota de aceite El electrón voltEl electrón volt

Energía potencial eléctricaEnergía potencial eléctrica

• Siempre que una Siempre que una carga positivacarga positiva se mueve en contra se mueve en contra del campo eléctrico, la energía potencial aumenta.del campo eléctrico, la energía potencial aumenta.

• Siempre que una Siempre que una carga negativa carga negativa se mueve en contra se mueve en contra del campo eléctrico, la energía potencial disminuye. del campo eléctrico, la energía potencial disminuye.

La La energía potencial eléctrica energía potencial eléctrica entre dos entre dos puntos separados una distancia puntos separados una distancia dd está está dada por:dada por:

P.E. = qEdP.E. = qEd

Cálculo de la energía potencialCálculo de la energía potencial

La La fuerza eléctrica promediofuerza eléctrica promedio ejercida ejercida por una carga por una carga +q+q cuando se mueve cuando se mueve del punto A al punto B es:del punto A al punto B es:

FkQq

r rA B

=FkQq

r rA B

=

El El trabajo realizado contra trabajo realizado contra un campo eléctricoun campo eléctrico al mover al mover la carga -la carga -qq a lo largo de la a lo largo de la distancia rdistancia rAA - r - rBB es: es:

Work kQqr rA BB A

♦ = −⏐⏐⏐

⏐↵√

1 1Work kQqr rA BB A

♦ = −⏐⏐⏐

⏐↵√

1 1

Y desde infinito Y desde infinito a la distancia a la distancia rr:: WorkkQq

rr×♦ =WorkkQq

rr×♦ =

La La energía potencial energía potencial del sistema es igual del sistema es igual al trabajo realizado contra las fuerzas al trabajo realizado contra las fuerzas eléctricas para llevar la carga eléctricas para llevar la carga +q+q desde desde el infinito hasta ese punto.el infinito hasta ese punto.

P EkQq

r. =P E

kQq

r. =

PotencialPotencial

El El potencialpotencial VV en un punto situado a una distancia en un punto situado a una distancia rr de una de una carga Q es igual al trabajo por unidad de carga realizado carga Q es igual al trabajo por unidad de carga realizado contra las fuerzas eléctricas para transportar una carga contra las fuerzas eléctricas para transportar una carga positiva positiva +q+q desde el infinito hasta dicho punto. desde el infinito hasta dicho punto.

Las unidades del potencial se expresan en joules por coulomb o volts (V).

Las unidades del potencial se expresan en joules por coulomb o volts (V).+Q

A

rV

kQ

rA =VkQ

rA =

• El potencial debido a una El potencial debido a una carga positiva carga positiva es positivo.es positivo.

• El potencial debido a una El potencial debido a una carga negativa carga negativa es negativo.es negativo.

Las Las líneas equipotenciales líneas equipotenciales siempre son perpendiculares siempre son perpendiculares a las líneas del campo eléctrico. a las líneas del campo eléctrico.

Diferencia de potencialDiferencia de potencial

La La diferencia de potencial diferencia de potencial entre dos puntos es el trabajo por entre dos puntos es el trabajo por unidad de carga positiva que realizan fuerzas eléctricas para unidad de carga positiva que realizan fuerzas eléctricas para mover una pequeña mover una pequeña carga de pruebacarga de prueba desde el punto de desde el punto de mayor mayor potencial potencial al punto de al punto de menor potencialmenor potencial..

( )Work q V VA B A B♦ = −( )Work q V VA B A B♦ = −

La La diferencia de potencial diferencia de potencial entre dos placas con carga opuesta entre dos placas con carga opuesta es igual al producto de la intensidad de campo por la es igual al producto de la intensidad de campo por la separación de las placas.separación de las placas.

V Ed=V Ed=

Experimento de Millikan Experimento de Millikan de la gota de aceitede la gota de aceite

qE

++

––

mgd

La magnitud de la carga La magnitud de la carga en la gota de aceite se puede en la gota de aceite se puede calcular partiendo de las calcular partiendo de las condiciones de equilibrio condiciones de equilibrio que mantienen que mantienen suspendida suspendida la carga la carga entre dos placas con entre dos placas con carga opuesta. carga opuesta.

qE = mgqE = mgQ = carga neta en la gota de aceite

m = masa de la gota de aceite

g = aceleración de la gravedad

Q = carga neta en la gota de aceite

m = masa de la gota de aceite

g = aceleración de la gravedad

El electrón voltEl electrón volt

El El electrón voltelectrón volt es una unidad de energía equivalente a la es una unidad de energía equivalente a la energía adquirida por un electrón que es acelerado a través energía adquirida por un electrón que es acelerado a través de una diferencia de potencial de un volt. de una diferencia de potencial de un volt.

Conceptos clave Conceptos clave

• Energía potencial eléctricaEnergía potencial eléctrica

• Trabajo eléctricoTrabajo eléctrico

• Potencial Potencial

• volt volt

• Líneas equipotencialesLíneas equipotenciales

• Deferencia de potencialDeferencia de potencial

• Gradiente de potencialGradiente de potencial

• electrón voltelectrón volt

Resumen de ecuacionesResumen de ecuaciones

σ =q

Aσ =

q

A FkQq

r rA B

=FkQq

r rA B

=

Work kQqr rA BB A

♦ = −⏐⏐⏐

⏐↵√

1 1Work kQqr rA BB A

♦ = −⏐⏐⏐

⏐↵√

1 1

WorkkQq

rr×♦ =WorkkQq

rr×♦ =

P EkQq

r. =P E

kQq

r. =

VkQ

rA =VkQ

rA =V

kQ

r=⏐V

kQ

r=⏐

( )Work q V VA B A B♦ = −( )Work q V VA B A B♦ = −

qE = mgqE = mg