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Trabajo para mover una carga eléctrica
Concepto de diferencia de potencial
Energía electrostática

Cuanto se estudian las cargas eléctricas, el trabajo para mover una carga está íntimamente relacionado con el campo eléctrico presente, por lo tanto también con la fuerza de Coulomb. Y con el potencial eléctrico.

Cuando una partícula de carga positiva se desplaza en sentido contrario al campo eléctrico realiza un trabajo negativo.

Supongamos que tenemos un campo eléctrico E y se coloca dentro del campo una partícula de carga positiva q0. Para mover una partícula en sentido contrario al campo se requiere del trabajo de un agente externo.

Si la fuerza externa es igual y opuesta a la fuerza debida al campo, la energía cinética de la partícula no cambia. En este caso, todo el trabajo externo se almacena como energía potencial del sistema.

Como la fuerza eléctrica (q0 E) podemos afirmar, por analogía con la fuerza gravitatoria, que la fuerza eléctrica es también una fuerza conservativa, es decir, el trabajo debido al campo eléctrico no depende de la trayectoria seguida, sino sólo de las posiciones inicial y final de la carga.

Por tanto, los fenómenos electrostáticos pueden describirse convenientemente en términos de una energía potencial eléctrica y de un potencial eléctrico.

Dicho esto, pasaremos ahora a las expresiones analíticas de los procesos involucrados.

Para trasladar una carga eléctrica en presencia de un campo eléctrico se requiere de una cantidad de energía; a esta fracción de energía se la denomina trabajo. Haciendo una analogía de mecánica, se tiene que, para llevar una carga de prueba q_0 desde una distancia r hasta 8 resulta:

Este trabajo es la energía potencial electrostática del sistema formado por dos cargas:

La energía potencial es el trabajo realizado por el campo eléctrico cuando, la carga de prueba, se desplaza de r a ∞. También se puede definir la energía potencial como el trabajo que debe realizar una fuerza F = -q0 E para trasladar una carga positiva q0 desde el infinito hasta una distancia r media a partir de la carga puntual q.

De la igualdad anterior podemos ver que el potencial eléctrico se expresa como:

Podemos decir que el potencial eléctrico es la capacidad de realizar trabajo que posee un campo generado por una carga puntual.

Se puede decir ahora que la diferencia de potencial es:

La energía electrostática total depende del número de cargas en cuestión, será la suma de todas ellas multiplicadas por el potencial electrostático correspondiente, o si es una distribución uniforme de cargas será la integral en todo el volumen del potencial por la densidad de carga.

O



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