Electromagnetismo

POTENCIAL ELECTRICO

1. Establezca la distinción entre potencial eléctrico y energía potencial eléctrica.

Energía potencial eléctrica es la energía que posee un sistema de cargas eléctricas debido a su

posición, en cambio el potencial eléctrico es la cantidad de energía potencial eléctrica que hay por

una unidad de carga, en un punto. También se puede entender por potencial eléctrico en un punto al

cuociente entre el trabajo que hay que hacer para mover una carga desde el infinito, hasta el punto,

y la carga que se mueve.

2. Una carga negativa se mueve en dirección deun campo eléctrico uniforme. ¿La energía

potencial de la carga aumenta o disminuye?, ¿ésta se mueve a una posición de potencial mayor

o menor?

Si se mueve en la dirección del campo, podemos suponer que se mueve desde las cercanías de una

carga positiva hacia una carga negativa (o desde cerca de una carga negativa a un lugar aún más

cercano), entonces al ser negativa la carga que se mueve va a ir frenando, disminuyendo su

velocidad, en consecuencia su energía potencial aumenta (ya que disminuye su energía cinética). Y,

se mueve de un potencial eléctrico mayor a uno menor, esto se justifica debido a que se acerca a

una supuesta carga negativa.

3. Proporcione una explicación física del hecho de que la energía potencial de un par de cargas

iguales es positiva mientras que la correspondiente a un par de cargas diferentes es negativa.

La energía potencial negativa corresponde a un sistema atractivo, y si es positiva corresponde a uno

repulsivo. Un par de cargas del mismo tipo se repelen entre sí, y si son de diferentes tipos se atraen

entre sí.

4. Un campo eléctrico uniforme es paralelo al eje x. ¿En qué dirección puede desplazarse una

carga en este campo sin que se haga ningún trabajo externo sobre la misma?

Debe moverse entre puntos de igual potencial, así el trabajo será nulo. Esto ocurre en dirección

perpendicular al campo eléctrico.

5. Explique por qué las superficies equipotenciales son siempre perpendiculares a las líneas de

campo eléctrico.

Si una línea de campo no fuera perpendicular a una superficie equipotencial, entonces tendría una

componente paralela a la superficie, y si quisiera mover una carga en la dirección de esa

componente del campo se tendría que realizar trabajo.Pero eso contradice el concepto de superficie

equipotencial, en una superficie equipotencial se pueden mover cargas sin realizar trabajo.

6. Describa las superficies equipotenciales para a) una línea infinita de carga, b) una esfera

cargada uniformemente.

Una superficie equipotencial a una línea infinita de carga sería un cilindro de altura infinita con la

línea de carga en su eje central.

Una superficie equipotencial en torno a una esfera cargada uniformemente es otra esfera

concéntrica a la que posee la carga.

7. Explique por qué, en condiciones estáticas, todos los puntos en un conductor debe estar al

mismo potencial eléctrico.

Si hay dos puntos de un conductor que tienen diferente potencial eléctrico, entonces una carga

eléctrica (un electrón por ejemplo) se movería entre las cargas y se registraría una corriente

eléctrica, pero se está diciendo que se está en condiciones estáticas, y en esa condición no puede

haber corriente eléctrica.

8. El campo eléctrico dentro de una esfera hueca cargada uniformemente es cero. ¿Esto significa

que el potencial es cero en el interior de la esfera? Explique.

Hernán Verdugo Fabiani

Profesor de Matemática y Física

1

El potencial eléctrico se relaciona con el campo eléctrico mediante la integral , por

lo tanto, si E = 0 N/C, se puede afirmar que el potencial al interior de la esfera es constante y

diferente de cero.

∫

−=Δ EdrV

9. ¿Por qué es importante evitar los bordes o puntos afilados sobre conductores utilizados en

equipos de alto voltaje?

En los bordes y puntas se acumula mucha carga eléctrica, por lo tanto en las cercanías de esos

lugares se registra un gran potencial eléctrico, y si nos acercamos a ellos con nuestro potencial cero,

por estar en contacto con tierra, establecemos una gran diferencia de potencial y, por ello, puede

producirse una descarga eléctrica desde el punto de alto potencial al de potencial cero (nosotros) y

recibiríamos la descarga.

10. ¿Cuál es la seguridad relativa al permanecer en un automóvil con una carrocería metálica

durante una intensa tormenta?

Si nos llegar un rayo. Desde el punto de vista eléctrico tendríamos bastanteseguridad, debido a que

la carrocería metálica actúa comojaula de Faraday, en donde la carga eléctrica que acumule queda

en su exterior. Pero térmicamente estaríamos en gran peligro.

11. Caminar sobre una alfombra y tocar después a alguien puede producir una descarga eléctrica.

Explique la razón por la que ocurre lo anterior.

Al caminar sobre una alfombra nos estamos cargando electrostáticamente, por fricción, y así

cualquier parte de nuestro cuerpo queda con carga, con potencial eléctrico diferente de cero. Si así

tocamos a una persona, esa persona puede estar con potencial cero, y habría entre ambas personas

una diferencia de potencial que puede traducirse en una descarga eléctrica.

12. ¿Qué potencial existe en un punto de un campo eléctrico si el campo tuvo que efectuar un

trabajo de 0,24 J para trasladar una carga de 8μC desde ese punto hasta el infinito?

Datos:

W = 0,24 J

q = 8x10

-6

C

V1= ?

V2= 0 V (en el infinito)

W = q(V1– V2) = qV1

V1= W/q = 0,24 J / 8 x10

-6

C = 30.000 V

13. Entre dos puntos de un campo eléctrico existe la diferencia de potencial de 2000 V. ¿Qué

trabajo se efectúa al trasladar una carga de 25μC entre esos puntos?

Datos:

V = 2.000 V

q = 25x10

-6

C

W = ?

W = q(V1– V2)

W = 25x10-6

C x 2.000 V = 0,05 J

14. Para trasladar una carga eléctrica desde un punto a 220 V y la tierra se efectuó un trabajo de 11

millones de Joule. ¿Qué carga pasó a tierra?

Datos:

V1= 220 V

V2= 0 V (tierra)

W = 11.000.000 J

Hernán

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