Potencial eléctrico

Modelo:Electromagnetismo O potencial eléctrico (V) nun punto é o traballo que se debe realizar para mover unha carga eléctrica unitaria q desde ese punto até o infinito, onde o potencial é cero. Dito doutra forma é o traballo que debe realizar unha forza externa para traer unha carga unitaria q desde o infinito ata o punto considerado en contra da forza eléctrica.

Matematicamente exprésase por:

$V=\frac{W}{q}$

onde V é o potencial en Volts, W o traballo en Joules e q a carga en Coulombs

Lei de Coulomb

Considérese unha carga de proba positiva, coa cal se explora un campo eléctrico. Para tal carga de proba $q_0$ localizada a unha distancia r dunha carga q, a enerxía potencial electrostática mutua é:

$U=K\frac{q_{0}q}{r}$

De xeito equivalente, o potencial eléctrico é $V=\frac{U}{q_0}$ = $K\frac{q}{r}$ Para obter o potencial eléctrico dun punto, colocase nel unha carga de proba q e mídese a enerxía potencial adquirida por ela. Esa enerxía potencial é proporcional ao valor de q. Por tanto, o cociente entre a enerxía potencial e a carga é constante. Ese cociente chámase potencial eléctrico do punto. Pode ser calculado pola expresión:

$V=\frac{E_p}{q}$ , onde

• $V$ é o potencial eléctrico,
• $E_p$ a enerxía potencial e
• $q$ a carga.

A unidade no S.I. é J/C = V (volt)

Por tanto, cando se fala que o potencial eléctrico dun punto L é V_L = 10 V, enténdese que este punto consegue dotar de 10J de enerxía cada unidade de carga de 1C. Se a carga eléctrica for 3C por exemplo, ela será dotada dunha enerxía de 30J, obedecendo á proporción. Vale lembrar que é preciso adoptar un referencial para tal potencial eléctrico. É unha rexión que se encontra moi distante da carga, localizada no infinito.

Potencial eléctrico debido a unha carga puntiforme

Para calcular o potencial eléctrico debido a unha carga puntiforme úsase a fórmula:

$V=\frac{KQ}{d}$, sendo

• $d$ en metros,
• $K$ é a constante dieléctrica do medio e
• $Q$ a carga xeradora.

Como o potencial é unha cantidade lineal, o potencial xerado por varias cargas é a suma alxébrica dos potenciais xerados por cada unha delas como se estivesen soas:

$V_L=\frac{K{Q}_1}{d_1}+\frac{K{Q}_2}{d_2}+\frac{K{Q}_3}{d_3}+\frac{K{Q}_4}{d_4}+\frac{K{Q}_5}{d_5}$

Superficie equipotencial

Traxectorias dunha carga a través de Superficies equipotenciais

Cando unha carga puntiforme está illada no espazo, xera un campo eléctrico ó seu redor. Calquera punto que estiver a unha mesma distancia desa carga posuirá o mesmo potencial eléctrico. Por tanto, aparece aí unha superficie equipotencial esférica. Podemos tamén encontrar superficies equipotenciais no campo eléctrico uniforme, onde as liñas de forza son paralelas e equidistantes. Nese caso, as superficies equipotenciais localízanse perpendicularmente ás liñas de forza (mesma distancia do referencial). O potencial eléctrico e distancia son inversamente proporcionais, por tanto o gráfico cartesiano Vxd é unha asíntota.

Nótase que, percorrendo unha liña de forza no seu sentido, encontramos potenciais eléctricos cada vez menores.

Vale aínda lembrar que o vector campo eléctrico é sempre perpendicular á superficie equipotencial, e consecuentemente a liña de forza que o tanxencia tamén.

$V_A=V_B=V_C=V$

Potencial eléctrico no electromagnetismo

No electromagnetismo, potencial eléctrico ou potencial electrostático é un campo equivalente á enerxía potencial asociada a un campo eléctrico estático dividida pola carga eléctrica dunha partícula proba. A unidade de medida do SI para o potencial é o volt. Como un bo potencial, só diferenzas de potencial eléctrico posúen significado físico.

O potencial eléctrico xerado por unha carga puntual $q$ a unha distancia $r$ é, a menos dunha constante arbitraria, dado por:

${\varphi }_{𝐄}=\frac{q}{4\pi {ϵ}_{0}r}$

Véxase tamén

Outros artigos

• Electricidade.
• Lei de Coulomb.
• Campo eléctrico.
• Enerxía potencial eléctrica.