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Potencial electrico
- 1. Republica Bolivariana de Venezuela Instituto Universitario de Tecnología Antonio José de Sucre Barquisimeto - Lara POTENCIAL ELECTRICO Alumna: Elsaismar Santeliz C.I: 26.583.098 Física 2 S1 Julio del 2017
- 2. POTENCIAL ELECTRICO Se conoce como potencial eléctrico al trabajo que un campo electrostático tiene que llevar a cabo para movilizar una carga positiva unitaria de un punto hacia otro. Puede decirse, por lo tanto, que el trabajo a concretar por una fuerza externa para mover una carga desde un punto referente hasta otro es el potencial eléctrico.
- 3. Existe una diferencia de potencial cuando por intermedio de una fuente de energía, se logra mantener en dos puntos cargas desiguales. Esta fuerza de energía puede ser una pila, batería, o generador, y los dos puntos se llaman bordes. ¿Por qué los electrones van del borde negativo al borde positivo? Pues bien, en el interior de la pila se produce un efecto, el cual desequilibra los átomos de los dos bornes quedando un borne con mas electrones que otro. Y el recorrido se da de donde hay electrones a donde no hay. Es de anotar que lo átomos pueden ser cargados porque en condiciones normales ellos se son equilibrados, en determinados procesos una fuerza externa puede desequilibrar un átomo transformándolo en un Ion y los iones de carga generan una energía potencial derivada de su desequilibrio, es decir de su necesidad de equilibrarse La diferencia de potencial (ddp) es el impulso que necesita una carga eléctrica para que pueda fluir por el conductor de un circuito eléctrico, esta corriente cesará cuando ambos puntos igualen su potencial eléctrico.
- 4. El potencial eléctrico se mide en un punto. La diferencia de potencial consiste en comparar el potencial de dos puntos distintos. Tanto el potencial como la diferencia de potencial, se miden en voltio. El problema es cuando se habla de VOLTAJE. El voltaje se mide también en voltios. Sin embargo, no es lo mismo voltaje que diferencia de potencial. El voltaje lleva implícito la existencia de corriente o cargas en movimiento (electrodinámica). Por el contrario, el término "diferencia de potencial" es estrictamente aplicable a cargas estáticas (electrostática).> En realidad, el campo electrostático es un campo conservativo y por eso se puede hablar de una diferencia de potencial entre dos puntos. Por otro lado, si tenemos cargas en movimiento o campos magnéticos variables en el tiempo puede existir un voltaje ¡¡sin que haya diferencia de potencial!!. Esto es así, porque el campo eléctrico que aparece, debido a campos magnéticos variables, no es conservativo. Esto es difícil de entender. Como ejemplo, supongamos un anillo situado perpendicularmente dentro de un campo magnético que crece con el tiempo. Entonces, en ese anillo va a aparecer una corriente inducida (por Faraday) que se podría medir con un voltímetro y sin embargo, ¡todos los puntos del anillo están al mismo potencial!. Es decir, tenemos un voltaje y una corriente pero no hay diferencia de potencial en ningún punto del anillo ¿Cuál es la diferencia entre potencial eléctrico y diferencia de potencial?
- 5. Potencial En Un Punto Debido A Un Sistema De Cargas Puntuales Potencial debido a una carga Puntual: Una carga puntual produce alrededor de ella y en cada punto del espacio un potencial eléctrico. la ecuación del potencial eléctrico, debido a una carga puntual q, situada a una distancia "r" de un punto, se puede calcular mediante la ecuación V= K.Q/R Potencial debido a dos cargas puntuales El potencial en un punto P debido a dos cargas es la suma de los potenciales debido a cada carga individual en dicho punto. Siendo 𝑟1 y 𝑟2 las distancias entre las cargas 𝑞1 y 𝑞2 y el punto P respectivamente
- 6. Cálculo del Campo Eléctrico a partir del Potencial Igual que el potencial se puede determinar a partir del campo eléctrico, a la inversa, también se puede determinar el campo, conocido el potencial ¿COMO? Primero, derivamos la expresión del potencial en forma diferencial: Para que sean iguales, sus integrados tienen que ser iguales
- 7. Cálculo del Campo Eléctrico a partir del Potencial Ahora, teniendo en cuenta las componentes: Obtenemos:
- 8. FORMAS DE CALCULAR EL CAMPO ELECTRICO 1. A partir de la distribución de carga, por integración directa. 2. Por la ley de Gauss, en altas condiciones 3. Calculando primero el potencial, y tomando su gradiente.
- 9. EL DIPOLO ELÉCTRICO Existen muchas moléculas simples como por ejemplo la del agua que es eléctricamente neutra en conjunto, pero la distribución de cargas que posee permite modelarla como si fuera una especie de dipolo eléctrico, así también hay muchas otras moléculas con características similares, moléculas mucho más complejas como el ADN. Por esas razones y al existir muchas moléculas que pueden ser modeladas en base a uno o más dipolos eléctricos, es que se hace importante estudiar este particular sistema de cargas.
- 10. Este sistema al ser eléctricamente neutro, a distancias muy grandes su campo eléctrico generado tenderá a cero (una distancia muy grande respecto al dipolo debe de entenderse como una distancia mucho mayor en comparación con la separación entre las cargas que conforman el dipolo). Llegado a este punto resulta conveniente definir un nuevo vector al que llamaremos momento dipolar eléctrico y se lo denotará por p, definido de la siguiente manera: Ahora continuando con el breve estudio del dipolo eléctrico, analizaré como es el campo eléctrico producido por este en un punto P, y finalmente trataré de estudiar como es el comportamiento de un dipolo eléctrico en presencia de un campo eléctrico externo a él.
- 11. Campo eléctrico generado por un dipolo La forma de calcular a continuación el campo eléctrico generado por un dipolo en un punto P, es algo larga y posteriormente cuando trate el tema de potencial eléctrico se verá que es poco elegante, pero resulta divertido calcularlo de esta forma, así que la presento a continuación: El campo eléctrico del dipolo generado en un punto P está dado por: donde:
- 12. y considerando que indica el valor de la carga positiva, para no escribir . Luego reemplazando las expresiones (2) en (1) y operando se tiene que: Ahora considerando que se tiene , para luego hacer uso de la aproximación (valido para cuando ), además , pudiéndose despreciar de este modo los términos cuadráticos, obteniéndose así:
- 13. luego tomando en cuenta que y que , al reemplazar se tiene: finalmente poniendo todo en función del momento dipolar, se obtiene que:
- 14. Dipolo eléctrico en presencia de un campo eléctrico externo y uniforme Consideraré un dipolo eléctrico de momento dipolar p, que está dentro de un campo eléctrico uniforme E ,como se muestra: En estas condiciones cada carga del dipolo experimenta una fuerza de igual magnitud, pero de sentido opuesto, de modo que la fuerza resultante sobre el dipolo es nula, pero existe un par de fuerzas, y el momento o torque, de este par respecto al centro de giro O del dipolo es:
- 15. luego el momento que experimenta el dipolo eléctrico, en función del momento dipolar es: Ahora si pensamos en que efectos trae este momento para con el dipolo, es fácil notar que el par de fuerzas hará girar al dipolo, para así alinearlo en dirección del campo eléctrico, así el trabajo realizado por el campo eléctrico para alinear el dipolo es: y así finalmente el trabajo realizado por el campo eléctrico para alinear el dipolo es: de este modo concluyo el artículo, esperando que esta breve descripción de lo que es un dipolo eléctrico haya sido comprensible, posteriormente trataré un tema muy importante, la "Ley de Gauss", y quizás también en otro artículo haga algunos comentarios acerca de como es la dinámica de una partícula cargada en un campo eléctrico uniforme.
- 16. CONCLUSIÓN En síntesis se tiene que potencial eléctrico El Potencial Eléctrico en un punto es el trabajo que debe realizar una fuerza eléctrica (ley de Coulomb) para mover una carga unitaria “q” desde ese punto hasta el infinito, donde el potencial es cero. Dicho de otra forma es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria “q” desde el infinito hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica. Y que cuando una carga de prueba positiva, la cual se puede utilizar para hacer el mapa de un campo eléctrico. Para tal carga de prueba localizada a una distancia r de una carga q. De manera equivalente, el potencial eléctrico es = Trabajo eléctrico y energía potencial eléctrica Considérese una carga puntual q en presencia de un campo eléctrico. La carga experimentará una fuerza eléctrica.