El documento describe la energía potencial eléctrica y cómo se produce y almacena la electricidad. La energía potencial eléctrica surge de la posición de las cargas eléctricas y puede transformarse en otras formas de energía como cinética, térmica o lumínica. La electricidad se produce mediante la transformación de energías como química, mecánica o radiante a través de procesos como la generación en centrales eléctricas o el uso de baterías.

1. República Bolivariana deVenezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación Universitaria
USM (Universidad Santa María)
Facultad de Ingeniería y Arquitectura.
Cátedra: Física II
Integrantes:
Flores Jhonaykel C.I. 27.488.172
Germaris Salazar C.I. 27.977.411
Gabriel Corro C.I. 29.677.583
Jose Martinez C.I. 29.887.229
Heliana Chávez C.I. 22.493.308
Docente;
Javier Guerra.
Física Eléctrica

2. ■ La energía potencial eléctrica: es una forma de energía vital
para el desarrollo de la vida humana. No se consigue en la
naturaleza de una forma que sea aprovechable, ante la
imposibilidad, por ejemplo, de almacenar la energía que se
produce en la electricidad atmosférica, que ocasiona descargas
eléctricas en una tormenta, manifestación energética imposible de
usar y almacenar. Pero el ser humano halló formas de generar
energía eléctrica a partir de fuentes renovables y no renovables,
para impulsar una mejor calidad de vida.
En física también se la ha llamado energía potencial
electrostática proveniente de un campo igualmente electrostático,
según refieren diversas fuentes teóricas consultadas. Esta
energía potencial eléctrica actúa, junto a la magnética, en un
campo de tipo magnético y se la vincula a la fuerza ejercida por el
campo generado y la distribución de la misma. Por eso se le
llama también energía del campo electromagnético.
En síntesis, esta energía potencial de tipo electrostática realiza
un trabajo para crear una nueva distribución de carga, donde en
su configuración inicial ninguno de los componentes involucrados
interactúa con el resto.
La idea del trabajo a ejecutar es que las cargas individuales de
cero (0) potencial eléctrico, evolucionen hasta su disposición final.

3. Se clasifica en una cantidad de tipo positiva o negativa, al igual que el
tipo de trabajo que será igualmente positivo o negativo.
Si se presentan dos magnitudes de cargas interactivas
positivas, entonces se dice que tienen carga positiva, porque el
trabajo que debe ejecutarse para acercarlas debe superar la repulsión
o rechazo que se tengan. Pero si son del signo opuesto, tendrán
energía negativa.
Esto significa que dos cargas opuestas tendrán generación de energía al
entrar en contacto.
La energía eléctrica se origina en centrales diversas de generación que
han proliferado en el mundo entero. Como por ejemplos las centrales
térmicas o las centrales nucleares.
La naturaleza de estas centrales y sus procesos, dependerá del tipo de
fuente energética usada.

4. ■ Cómo se produce: En la energía eléctrica se mueven cargas
eléctricas negativas llamadas electrones, debido a la diferencia de
potencial registrada entre los extremos de un conductor eléctrico
comúnmente metálico.
■ Se usa preferentemente este material, porque posee mayor cantidad
de electrones libres.
■ Dichas cargas forman parte de los átomos de las sustancias
que componen o integran el conductor.
■ Un objeto será poseedor de esta energía, a causa de su carga
eléctrica y las fuerzas relacionadas con su presencia en un sistema
determinado.
■ Un campo eléctrico consta de dos puntos vitales: El
primero ocurre cuando sucede el pico más alto de potencia, generado
porque la carga positiva tiene en este instante una mayor carga energética.
■ Después viene el segundo gran instante, donde pasará todo lo contrario: la
energía está en su nivel más bajo de potencia.

5. ■ Electricidad estática
■ En la primera, como su nombre lo indica actúan cargas estáticas, incapaces de
moverse.
■ Esta energía se divide en tres tipos fundamentales: electrostática,
electrodinámica o magnética y nuclear. Pero la electricidad depende justamente
del movimiento de esas cargas.

6. ■ En la corriente eléctrica, por su parte, existe un flujo de cargas
ocasionadas gracias al movimiento de electrones libres en un
conductor.
■ Todo esto sucede en un campo eléctrico o zona circundante que
rodea a la carga donde actúa la fuerza. Estas cargas
eléctricas suelen conducirse perfectamente bien en metales como la
plata, el cobre y el aluminio.
■ Pero como la electricidad no es una fuente de energía primaria de la
tierra, ha de soportarse en la transformación de una fuente
renovable, disponible en la naturaleza que servirá como motor o
combustible para producirla en las llamadas centrales o plantas de
energía.

7. ■ El agua merece mención aparte, por cuanto es
fundamental para mover turbinas que producirán
corriente alterna generada en un alternador, de una
forma más constante.
■ Se usa en forma líquida, en las centrales
hidroeléctricas y también en forma de vapor a
altísimas presiones, como sucede en las centrales
nucleares (fisión nuclear) y en plantas de energía solar
térmica.

8. ■ Transformación de la energía potencial:
■ La energía potencial también está presente en la electricidad y cuando
hablamos de métodos de la corriente, esta energía potencial electrostática
puede convertirse en otras formas de energía tales como: cinética; térmica o
lumínica.
■ Como interviene para acercar una carga a otra del mismo signo, siempre
ocurre que es necesario realizar un trabajo que queda almacenado como
energía potencial, y que se pondrá de manifiesto cuando la carga es liberada,
después de transcurrido un determinado lapso.
■ Esta carga sale disparada transformando su energía potencial en cinética.
■ Pero en términos más amplios, la energía eléctrica se produce mediante la
transformación de otros tipos de energía como son; química, radiante o
luminosa y mecánica.

9. ■ Mediante energía química
■ Por ejemplo, la energía química
presente en las baterías y pilas
genera una corriente eléctrica
continua. Y en las células
fotovoltaicas, cuando la luz incide
sobre estas se libera energía
eléctrica de baja potencia.
■ Aquí entonces la energía luminosa
se transforma en eléctrica.

10. ■ Mediante energía mecánica
■ En cuanto a la mecánica, el asunto es un poco más complicado de
explicar, pero en términos generales se usan
alternadores, que son unos equipos capaces de generar energía
eléctrica con la ayuda de unas enormes turbinas que, al ser empujadas,
ponen en movimiento el eje del alternador provocando corriente alterna.
■ Si se trata de una central hidroeléctrica, se aprovechara la energía
cinética/potencial del agua de un río o una presa.
■ Y cuando se trabaja en una central de tipo térmica, se emplea la
energía de un combustible fósil como carbón, gas natural o petróleo,
para generar vapor de agua que moverá las turbinas y generara
corriente eléctrica.

11. ■ Almacenamiento de la energía potencial eléctrico: Cuando se
habla de potencial eléctrico, se hace alusión a la cantidad de energía
disponible o almacenada en un campo eléctrico. Dicho potencial se
mide en julio por coulomb (J/C) definidos como voltios (V).
■ Del mismo modo, se ha comprobado en diversos estudios de
electrostática que el campo eléctrico per se produce campos
gravitatorios capaces de almacenar energía, no las cargas
involucradas.
■ Sin embargo, justo en el momento de acercar una carga a otra del
mismo signo, debe realizarse un trabajo que se almacena en forma
de energía potencial y que se pondrá de manifiesto cuando la carga
es liberada, después de transcurrido cierto lapso.
La física, como ciencia, ha logrado descifrar que en
cualquier punto de un campo eléctrico, ese potencial
eléctrico se entiende como la cantidad de energía
eléctrica potencial, dividida por la cantidad de carga en
ese punto.

12. ■ Es un tipo de energía eficiente:
■ Cumple su cometido para contribuir, al fin y al cabo, con la
generación de energía eléctrica, una de las energías más
buscadas por el ser humano para garantizarse bienestar y mover
las economías a nivel mundial.
■ Es una energía renovable o no renovable:
■ De acuerdo al principio de Conservación de la energía, tenemos
que en este caso la potencial electrostática contribuye a la
generación de energía eléctrica, que es la sumatoria de las
energías luminosa y calorífica, por lo que se cumple ese axioma
de que la energía no se crea ni se destruye sino que se
transforma de una clase a otra.
■ La energía eléctrica es renovable y la potencial
electrostática constantemente está disponible, no se destruye ni
desaparece sino que se transforma al interior de los circuitos
eléctricos, garantizando el buen funcionamiento de los mismos.

13. Una jaula de Faraday es un contenedor recubierto por
materiales conductores de electricidad (como planchas o mallas
metálicas) que funciona como un blindaje contra los efectos de
un campo eléctrico proveniente del exterior.
Muchos elementos que utilizamos en la vida
cotidiana aplican el principio de la jaula de
Faraday, por ejemplo: cables, hornos microondas,
automóviles y aviones. Su forma y tamaño puede
variar, así como también los materiales de los que
está recubierta.

14. La Jaula de Faraday debe su nombre a su inventor, el científico
británico Michael Faraday. Fue inventado en el año n1836. La jaula
de Faraday también se conoce como el escudo de Faraday.

15. ¿COMO FUNCIONA LA JAULA DE FARADAY?
Cuando se aplica un campo eléctrico a un contenedor que ha sido recubierto con
aluminio o mallas metálicas, dicho contenedor funciona como un conductor
eléctrico que se polariza.
Al polarizarse, el conductor queda cargado positivamente en la dirección en que
se desplaza el campo electromagnético externo y, al mismo tiempo, se carga
negativamente en el sentido inverso, generando un campo eléctrico igual en
magnitud pero opuesto al campo electromagnético que ha sido aplicado.
La suma de ambos campos, en el interior de dicho contenedor o jaula de Faraday,
será igual a cero. Es decir, los materiales conductores, ante la presencia de
campos eléctricos externos, siempre ordenan sus cargas en su superficie de
manera tal que el campo eléctrico interno sea cero.

16. ¿Cómo FABRICAR UNA JAULA DE FARADAY?
Fabricar una jaula de Faraday es
simple: solo implica encerrar un
determinado espacio dentro de
un material conductor. Los
materiales necesarios son
bastante accesibles: mallas
metálicas, papel aluminio, cajas
o inclusive un cesto de basura de
acero.
Antes de proceder, debemos tener en cuenta lo siguiente:
• Si se vamos a usar mallas metálicas o rejillas (como las
que se utilizan para gallineros), los agujeros de ese
conductor deben ser más pequeños que la longitud de la
señal que se quiera bloquear.
• El espacio interior debe estar completamente aislado, sin
fisuras.
• El grosor del conductor a ser usado dependerá de la
frecuencia que se quiera bloquear.

17. Existen muchas maneras de hacer una jaula de Faraday, pero con este sencillo
experimento podremos comprobar su característico efecto de blindaje:
■ Elabora un cilindro con malla metálica y una plataforma de aluminio.
■ Coloca sobre la plataforma una radio encendida y sintonizada, y luego monta sobre la
plataforma el cilindro de malla metálica. Inmediatamente notarás cómo cesa la
transmisión radial. Las ondas electromagnéticas que debería recibir la radio son
interrumpidas por la colocación de la malla.
■ Toma dos teléfonos celulares y verifica que pueden hacer y recibir llamadas sin
dificultad. Luego envuelve uno de los teléfonos dentro de una lámina de papel
aluminio.Al hacer una llamada a este teléfono notarás que la señal se encuentra
bloqueada.

18. • Cuando notamos que en un ascensor o en el interior de un edificio hecho
con rejillas metálicas no funcionan nuestros teléfonos celulares estamos
ante una manifestación del principio de la jaula de Faraday.
• Al conducir un automóvil durante una tormenta eléctrica, se recomienda
permanecer dentro del vehículo, ya que sus carrocerías funcionarán como
una jaula de Faraday ante los rayos.
• En las paredes de los laboratorios de IRM donde se realizan imágenes por
resonancia magnética también se colocan láminas o mallas metálicas, para
impedir que escapen ondas y proteger la salud de los operadores.
Ejemplos de la Jaula de Faraday

19. • Nuestros hornos microondas se encuentran dotados de jaulas de Faraday
para evitar que sus ondas escapen al exterior y tengan algún efecto dañino
sobre nuestra salud.
• Los trajes especiales de los técnicos eléctricos que reparan líneas de alta
tensión.
• Los ciberataques han generado una importante oferta de productos para
inhibir las ondas electromagnéticas enviadas por eventuales hackers.
Diversas empresas ofrecen accesorios para hacer invisibles nuestros
dispositivos en el ámbito de las conexiones inalámbricas: fundas para llaves
de carros, mochilas, sobres, carteras o maletines fabricados bajo el principio
de la jaula de Faraday.

20.  EP: La capacidad para realizar trabajo que surge de la
posición.
 EPE: Es cuando una carga ejercerá una fuerza sobre
cualquier otra carga y la energía potencial surge del
conjunto de cargas.
EP &EPE

22. 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.
EJEMPLO
La energía potencial de
una carga de prueba Q
en las inmediaciones
de esta fuente de carga
será:
Donde k es
la constante de
Coulomb
Normalmente es mas
conveniente usar la
energía potencial
eléctrica por unidad de
carga, llamado
expresamente potencial
eléctrico o voltaje.

23.  Si el potencial eléctrico se considera nulo, el potencial de una carga
puntual es:
 Válida para una carga puntual a una distancia r.
Válida también para el exterior de una esfera de carga uniforme.
V = Potencial eléctrico en voltios ( V) o Jouls / Culombio ( J/ C)
K = Constante de la Ley de Coulomb
Para el vacío K = 8, 987 551 787 N * m² / C²
Q = Carga eléctrica en culombios ( C)
r = Distancia en metros ( m)
 Se puede afirmar que el potencial eléctrico en un punto arbitrario es
igual al trabajo requerido por unidad de carga para l levar una carga de
prueba positiva desde el infinito hasta ese punto.
 El potencial eléctrico es una magnitud escalar.
POTENCIAL ELECTRICO

24.  En un punto, es el trabajo que
debe realizar un campo
electrostático para mover
una carga positiva desde
dicho punto hasta el punto de
referencia, dividido por unidad
de carga de prueba.
 Dicho de otra forma, es el
trabajo que debe realizar una
fuerza externa para traer una
carga positiva
unitaria desde el punto de
referencia hasta el punto
considerado en contra de la
fuerza eléctrica a velocidad
constante.
EL POTENCIAL
ELÉCTRICO
POTENCIAL
ELECTROSTÁTICO
Matemáticamente se expresa por:

25. ■  El potencial en un punto debido a una de las cargas no se
■ afecta por la presencia de las otras cargas. Para determinar
■ el potencial total, se suman las potenciales debido a cada una de las cargas
como si fuese la única presente (principio de
■ superposición). En forma matemática:
 El potencial en un punto debido a una distribución continua
de carga se calcula por medio de:
POTENCIAL DEBIDO A UN CONJUNTO
DE CARGAS PUNTUALES

26. Una carga de 34µC se
mueve entre 2 puntos
para los cuales hay una
diferencia de potencial
de 48
cambio
V. ¿Cuál es el
en la energía
potencial?
q= 12µC
V= 65 V
V = W/q
Despejando el cambio de
energía potencial
W= (q)(V)
W=(34E-6C)(48V)

27. 2 grandes placas metálicas
paralelas, separadas por una
distancia
cargan
de 3.0 mm se
con la misma
d= 0.003m
V= 30V
magnitud de carga pero de
signo contrario, hasta obtener
una diferencia de potencial de
30 V ¿Cuál es la intensidad del
campo eléctrico entre las
placas?
La diferencia de potencial entre 2 puntos,
cuando el campo eléctrico es uniforme,
esta dada por:
V=Ed
Despejando el cambio de energía potencial
E= V/d
E= 30V/0.003m

28. Considere un protón con una energía
cinética de 80.2E-19J ¿Qué
diferencia de potencial se necesita
para detener al protón?
q= 1.6E-19 C
m= 1.67E-27 Kg
K0= 80.2E-19J
El trabajo hecho por el campo
eléctrico para detener el protón se
puede obtener por:
W= -qV
Ya que el trabajo es igual al cambio
en la energía cinética, despejando la
diferencia de potencial se tiene:
V= -(W/q) = -(K/q) = - (0- K0)/q
V=K0/q
V=(80.2E-19J)/(1.6E-19Kg)

29. Regiones Equipotenciales
■ Una superficie equipotencial es el lugar
geométrico de los puntos de un campo
escalar en los cuales el "potencial de campo"
o valor numérico de la función que
representa el campo, es constante.
■ El caso más sencillo puede ser el de un
campo gravitatorio en el que hay
una masa puntual: las superficies
equipotenciales son esferas concéntricas
alrededor de dicho punto. El trabajo
realizado por esa masa siendo el potencial
constante, será pues, por definición, cero.
■ Cuando el campo potencial se restringe a un
plano, la intersección de las superficies
equipotenciales con dicho plano se
llaman líneas equipotenciales.

30. Propiedades
Las propiedades de las superficies equipotenciales se
pueden resumir en:
■ Las líneas de campo eléctrico son, en cada punto, perpendiculares
a las superficies equipotenciales y se dirigen hacia donde el
potencial disminuye.
■ El trabajo para desplazar una carga entre dos puntos de una misma
superficie equipotencial es nulo.
■ Dos superficies equipotenciales no se pueden cortar.

31. Tipos de regiones equipotenciales:
Carga Puntual
El potencial eléctrico de una carga puntual está
dada por:
De modo que el radio r determina el potencial. Por
lo tanto las líneas equipotenciales son círculos y la
superficie de una esfera centrada sobre la carga es
una superficie equipotencial. Las líneas
discontinua ilustran la escala del voltaje a iguales
incrementos. Con incrementos lineales de r las
líneas equipotenciales se van separando cada vez
mas.

32. Dipolo electrico
El potencial eléctrico de un dipolo muestra una
simetría especular sobre el punto central del
dipolo. En todos los lugares siempre son
perpendiculares a las líneas de campo
eléctrico.
Los dipolos aparecen en cuerpos
aislantes dieléctricos. A diferencia de lo que
ocurre en los materiales conductores, en los
aislantes los electrones no son libres.
Al aplicar un campo eléctrico a un dieléctrico
aislante éste se polariza dando lugar a que los
Dipolos Eléctricos se reorienten en la dirección
Del Campo disminuyendo la intensidad de
éste.

33. Campo constante
En las placas conductoras como las de
los condensadores, las líneas del campo eléctrico
son perpendiculares a las placas y las líneas
equipotenciales son paralelas a las placas.

34. Tierra
■ Se conoce como tierra a la superficie de la corteza terrestre, compuesta de
materia mineral y orgánica sobre la cual crecen las plantas o está destinada al
cultivo. La palabra tierra es de origen latín “terra” que significa “seco”.
El Día de laTierra
■ LaTierra tiene su día, y es el 22 de abril, recordación que se originó a propuesta
del senador Gaylord Nelson de Estados Unidos, para concientizar a la población
mundial de que deben cuidarse los recursos naturales y evitar la contaminación
ambiental para que laTierra pueda seguir existiendo, y ser un lugar apropiado
para la vida.

35. Aterramiento
■ El aterramiento es una unión de todos los elementos metálicos que mediante cables
de sección suficiente entre las partes de una instalación y de un conjunto de
electrodos, permite la desviación de corrientes de falta o de las descargas de tipo
atmosférico

36. El resorte tiene mas energía potencial
cuando esta comprimido, de igual estas
cargas tendrán mayor energía potencial
cuando se les empuja para acercarlas. El potencial debido a una
carga positiva es positivo;
el potencial de una carga
negativo es negativo (Use el
signo de la carga).
La jaula de Faraday lleva el nombre de su
inventor, el físico británico Michael Faraday
(1791-1867), quien observó que un material
conductor mostraba los efectos de una descarga
eléctrica únicamente en su exterior. Esto parecía
indicar que las cargas del conductor se
distribuían de tal manera que cancelaban los
campos eléctricos internos.
El mecanismo ideado por Faraday
también se utiliza como aislante térmico
por parte de especialistas que trabajan
con materiales de alta tensión.
Igualmente se añade en motores
eléctricos y en aislantes e inhibidores.
Las regiones equipotenciales
Son regiones o superficies de contorno
de un mapa que tuviera trazada las líneas
de igual latitud(campo eléctrico)
En las regiones equipotenciales se
encontrarán varios tipos de regiones como
Campo constante, carga puntual y por
dipolo
La tierra, cuando nos referimos al planeta, es
el tercero del sistema solar que se distancia
del sol a unos 150 millones de kilómetros y
formado al mismo tiempo que este y el resto
del sistema solar, se habla del alrededor de
4.570 millones de años, que además hasta los
momentos es el único planeta del sistema
solar donde se ha comprobado vida alguna
Es un mecanismo de seguridad eléctrica que
forma parte de las instalaciones y que consiste
en conducir eventuales desvíos de la corriente
hacia la tierra. Esto quiere decir que cierto sector
de las instalaciones está unido, a través de un
conductor, a la tierra para que en caso de una
derivación imprevista de la corriente o de una
falla de los aislamientos, las personas no se
electrocuten al entrar en contacto con los
dispositivos conectados a dicha instalación.
El trabajo de una fuerza conservativa, es
igual a la diferencia entre el valor inicial y
el valor final de una función que
solamente depende de las coordenadas
que denominamos energía potencial.
La fuerza de atracción entre dos masas es
conservativa, del mismo modo se puede
demostrar que la fuerza de interacción
entre cargas es conservativa.