Compeán Mariann

BIOELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

Energía potencial eléctrica.Potencial eléctrico.Cálculo del potencial a partir del campo.Potencial debido a una carga puntual.

INDICE

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

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.

Si el potencial eléctrico se considera nulo, el potencial de una carga puntual es:

V = (K)(Q / r) 

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 llevar una carga de prueba positiva desde el infinito hasta ese punto.

El potencial eléctrico es una magnitud escalar.

POTENCIAL ELECTRICO

En un punto, es el trabajo que debe realizar un campo electrostático  para mover

una carga positiva  q 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 q desde el punto de referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica a velocidad constante .

EL POTENCIAL ELÉCTRICOPOTENCIAL

ELECTROSTÁTICO 

Matemáticamente se expresa por:

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

Una carga de 34µC se mueve entre 2 puntos para los cuales hay una diferencia de potencial de 48 V. ¿Cuál es el cambio en la energía potencial?

q= 12µCV= 65 V

V = W/q

W= (q)(V)

Despejando el cambio de energía potencial

W=(34E-6C)(48V)

W= 1.63E-3 J

2 grandes placas metálicas paralelas, separadas por una distancia de 3.0 mm se cargan con la misma 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?

d= 0.003mV= 30V

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

E= 10,000 V/m

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 KgK0= 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/qV=(80.2E-19J)/(1.6E-19Kg)

V=50.13V

Energía Potencial Eléctrica, Potencial Cero, Potencial de Referencia en el Infinito. hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/elepe.html

Halliday/Resnick - Física, tomo II, pp. 125,126. 2006esi2.us.es/DFA/FFII/Apuntes/Curso%200708/tema4.pdfocw.unican.es/ensenanzas-tecnicas/electricidad-y-

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electrico.pdf

BIBLIOGRAFÍA