Energía Potencial Eléctrica

Energía Potencial Eléctrica

La energía potencial se puede definir como la capacidad para realizar trabajo que surge de la posición o configuración. En el caso eléctrico, una carga ejercerá una fuerza sobre cualquier otra carga y la energía potencial potencial surge del conjunto de cargas. Por ejemplo, si fijamos en cualquier punto del espacio una carga positiva Q, cualquier otra carga positiva que se traiga a su cercanía, experimentará una fuerza de repulsión y por lo tanto tendrá energía potencial. La energía potencial de una carga de prueba Q en las inmediaciones de esta fuente de carga será:

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donde k es la constante de Coulomb.

En electricidad, normalmente es mas conveniente usar la energía potencial eléctrica por unidad de carga, llamado expresamente potencial eléctrico o voltaje.

Aplicación: Barrera de Coulomb para la Fusión Nuclear

Energía en Electrón-Voltios

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Conceptos sobre Voltaje

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Potencial Cero

La naturaleza del potencial es que el punto cero es arbitrario, se puede establecer como el origen de un sistema de coordenadas. Esto no quiere decir que sea insignificante, una vez que el cero de potencial está definida, entonces todos los valores de potencial se mide con respecto a ese cero. Otra forma de decirlo es que es el cambio en el potencial que tiene un significado físico. El cero del potencial eléctrico (voltaje) se establece según convenga, pero normalmente hay una lógica geométrica o física para la elección de ese punto de potencial cero. Para una carga puntual simple o un conjunto de cargas localizado, es lógico establecer en el infinito el punto cero. Pero para una carga lineal infinita, eso no es una elección lógica, puesto que los valores locales del potencial se harían infinito. Para los circuitos eléctricos prácticos se toma como cero la tierra o el potencial de tierra y todo los demas puntos están referidos a ese potencial.

Cero de Potencial en el Infinito

Cero de Energía Potencial Mecánica

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Potencial de Referencia en el Infinito

La expresión general para el potencial eléctrico como resultado de una carga puntual Q se puede obtener referenciándolo al potencial cero del infinito. La expresión para la diferencia de potencial es:

Tomando el límite cuando rb→∞ da simplemente

para cualquier valor arbitrario de r. La elección de potencial igual a cero en el infinito es arbitraria, pero es lógica

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