Diferencia de potencial eléctrico
Introducción
En está lección aprenderemos el concepto de diferencia de potencial, conocimiento que resulta útil para calcular el trabajo necesario para mover una carga eléctrica conocida desde un punto A hasta otro punto B en un campo eléctrico creado por una o varias cargas puntuales.
Asimismo, aprenderás y aplicarás la relación que existe entre la intensidad del campo eléctrico, la diferencia de potencial y la separación de placas paralelas de carga igual pero opuesta en signo.
En cuanto al campo eléctrico constante entre dos placas comprenderás que a las unidades de V/m se le conoce también como gradiente de potencial y que las unidades de V/m para el campo eléctrico son equivalentes a J/C.
Desarrollo del tema
Diferencia de potencial
En la Electricidad práctica es deseable conocer el trabajo necesario para mover cargas entre dos puntos, lo cual conduce al concepto de diferencia de potencial.
La diferencia de potencial entre dos puntos es el trabajo por unidad de carga positiva que realizan fuerzas eléctricas para mover una pequeña carga de prueba desde el punto de mayor potencial al punto de menor potencial. (Tippens, P. E., 2011:504)
Así, de manera general, el trabajo realizado por un campo eléctrico, o trabajo eléctrico, para transportar una carga q desde un punto A a un punto B se puede determinar por la fórmula:
Los siguientes videos aplican las fórmulas para resolver algunos problemas:
- Diferencia de potencial entre dos puntos (6:31):
Potencial eléctrico y diferencia de potencial (17:09):
Diferencia de potencial entre dos placas
Regresa ahora al estudio del campo eléctrico constante E que se genera entre dos placas igualmente cargadas pero de signos contrarios. Como se aprecia en la figura, las placas están separadas una distancia d.
Si colocamos una carga q en la región comprendida entre las dos placas, la fuerza que actuará sobre ella está dada por la fórmula.
El trabajo que realiza la fuerza F para desplazar la carga q desde la placa A a la B se puede calcular mediante.
Pero como ya aprendimos en la lección 4, el trabajo también es igual al producto de la carga por la diferencia de potencial, por lo que podemos escribir.
Simplificando la expresión anterior la diferencia de potencial, representada mediante la letra V, queda representada como.
Por lo tanto,
La diferencia de potencial eléctrico entre dos placas con cargas opuestas es igual al producto de la intensidad del campo por la separación de las placas. (Tippens, P. E., 2011:505).
Estudia los siguientes videos para reafirmar el concepto:
- Diferencia de potencial eléctrico.
2. Diferencia de potencial entre dos placas.
Conclusión
Hemos aprendido en esta lección que la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos es igual al trabajo por cada unidad de carga que realiza el campo eléctrico mediante las fuerzas eléctricas para mover una carga de prueba desde el punto de mayor potencial al de menor potencial eléctrico, dándonos una idea clara de la capacidad que posee el campo eléctrico para movilizar por sí mismo las cargas eléctricas, condición que resulta perfectamente deseable para su distribución.
También aprendimos a calcular el campo eléctrico, la fuerza, la distancia entre placas y la diferencia de potencial en el caso de un campo eléctrico constante. Sabemos también que la magnitud del campo eléctrico entre dos placas puede expresarse en J/C o bien en V/m, también conocido este último como gradiente de potencial.
En las fuentes de información de apoyo te he colgado un archivo que te será útil para profundizar en la teoría, para repasar algunos conceptos mediante la solución de problemas y para profundizar en tu aprendizaje. Te invito a leer el material y tomar tus apuntes como una acción que facilita y promueve tu aprendizaje mediante una actitud activa y autónoma.
Hemos llegado al final de nuestra lección. Espero que te sientas cómodo con lo aprendido hasta ahora. Te recuerdo que siempre tienes la posibilidad de acudir con tu asesor en busca de disipar tus dudas. ¡Ánimo! El curso transcurre con buen ritmo y espero que vayas a la par del curso. Resuelve y entrega tu consigna de esta lección. Te veo en la siguiente lección. ¡Adelante!
Fuentes de información
Tippens, P. (2011). Potencial eléctrico. En Edamsa Impresiones (Ed.), Física Conceptos y aplicaciones, (p.496-508). Mc Graw Hill.