Potencial
Eléctrico.
CONDORI BRUCE
En cierto tipo de soldadura, fluye
carga eléctrica entre la herramienta que suelda y las piezas metálicas por
unir. Esto produce un arco muy brillante, y su alta temperatura funde las
piezas uniéndolas. ¿Por qué debe mantenerse la herramienta cerca de las piezas
que se sueldan?
La respuesta a esta pregunta, es que se
mantiene una diferencia de potencial grande y constante (V) entre la
herramienta de soldadura(a) y los elementos metálicos por soldar
(b). Ya que, el campo eléctrico entre dos conductores separados por una
distancia “d” tiene una magnitud E=V/d. Entonces, “d” debe ser pequeña para que
la magnitud del campo E sea lo suficientemente grande para que ionice el gas
entre los conductores “a” y “b” y produzca un arco a través de este gas.
A continuación explicaremos en que consiste el potencial eléctrico.
Cuando tratamos, ya sea empujando o jalando un bloque, un carro o una mesa, empleamos una fuerza. En este desplazamiento la fuerza estará realizando un trabajo. De forma análoga, un cuerpo electrizado que produce un campo eléctrico en el espacio que le rodea, genera una fuerza eléctrica producida por el campo eléctrico.
Además si colocáramos una carga de prueba en el campo, la fuerza eléctrica desplazara a la carga de prueba. Como sabemos, en este desplazamiento la fuerza eléctrica estará realizando un trabajo. En otras palabras el trabajo representa una cantidad de energía que la fuerza eléctrica imparte a la carga en su desplazamiento.
Según Albarenga, en el estudio de los fenómenos eléctricos hay una cantidad muy importante que se relaciona con este trabajo, dicha cantidad se denomina diferencia de potencial entre los puntos A y B escogidos y se representara por Va-Vb.(p.873)
y se define por la relación siguiente:
Va-Vb
=Tab/q
De manera que cuando decimos que el
potencial entre dos puntos es muy grande (alta tensión), ello significa que el
campo eléctrico realizara un trabajo considerable sobre la carga eléctrica que
se desplace entre dichos puntos (es decir, la carga recibirá del campo una gran
cantidad de energía en su desplazamiento).
En conclusión, el potencial, denotado
por V, es la energía potencial por unidad de carga. La diferencia de potencial
entre dos puntos es igual a la cantidad de trabajo que se requeriría para
trasladar una unidad de carga de prueba positiva entre esos puntos.
FUENTES:
- Ribeyro Da Luz, Beatriz Alvarenga.(2002).Física General. México: oxford
- Hugh D. Young, y Roger A. Freedman,(2013). Física universitaria. México: Pearson
SUPERFICIES
EQUIPOTENCIALES.
CONDORI BRUCE
Con solo pronunciarlo, “superficies
equipotenciales” se forma una gama muy alta de preguntas, como por ejemplo ¿qué
es una superficie equipotencial?, ¿se podrá representar una superficie
equipotencial?, ¿qué se cumple en una superficie equipotencial?, Estas y muchas interrogantes más, son la que se generan de inmediato. Cuando caminamos en una zona se encuentra a nivel del mar, cada punto de ubicación presentara igual presión
atmosférica, de forma análoga, la superficie equipotencial vendría a ser una
superficie en donde todos los puntos que pertenecen a está, presentan el mismo
potencial eléctrico.
Con la analogia propuesta en el texto, se procedera a explicar las superficies equipotenciales.
Según sears y zemansky (2013),Una superficie equipotencial es una
superficie tridimensional sobre la que el potencial eléctrico V es el mismo en
todos los puntos (p. 771). Si una carga de prueba Q se desplaza de un punto a otro sobre
tal superficie, la energía potencial eléctrica qV permanece constante. En una
región en la que existe un campo eléctrico, es posible construir una superficie
equipotencial es cualquier punto. Ningún punto puede tener dos potenciales
diferentes, por lo que las superficies equipotenciales de distintos potenciales
nunca se tocan o intersecan. (p. 771)
El potencial en varios puntos de un
campo eléctrico puede representarse gráficamente por medio de superficie
equipotenciales. Estas utilizan la misma idea fundamental que los mapas
topográficos que emplean los excursionistas y alpinistas. En un mapa
topográfico, las curvas de nivel unen puntos que se encuentran a la misma
altura. Se puede dibujar cualquier número de ellas, pero lo común es tener solo
algunas curvas de nivel a intervalos de igual altura. Si una masa m se moviera
sobre el terreno a lo largo de una curva de nivel, la energía potencial
gravitacional no cambiaria porque la altura sería constante. Así las curvas de
nivel en un mapa topográfico en realidad son curvas de energía potencial
gravitacional constante. Las curvas de nivel están muy cerca unas de otras en
las regiones donde el terreno está muy inclinado y hay grandes cambios en la
altura en una distancia horizontal pequeña; en cambio, las curvas de nivel
están muy separadas en los sitios donde el terreno tiene poca pendiente.
Una pelota que se suelta cuesta abajo
experimentaría la mayor fuerza gravitacional ahí donde las curvas de nivel
están muy cercanas entre sí.(p.771)
En conclusión una superficie
equipotencial es aquella en la que el potencial tiene el mismo valor en cada
punto. En el punto en que una línea de campo cruza una superficie
equipotencial, ambas son perpendiculares. Cuando todas las cargas están en reposo,
la superficie de un conductor siempre es una superficie equipotencial y todos
los puntos en el interior del conductor están al mismo potencial.
Cuando una cavidad dentro de un
conductor no contiene carga, toda la cavidad es una región equipotencial y no
hay carga superficial en ninguna parte de la superficie de la cavidad
FUENTES:
- Hugh D. Young, y Roger A. Freedman,(2013). Física universitaria. México: Pearson (Libro Zemansky)
POTENCIAL ELÉCTRICO EN
UN CAMPO UNIFORME.
CONDORI BRUCE
CONDORI BRUCE
Para poder calcular el potencial
eléctrico en un campo uniforme, repasemos algunos conceptos de los temas
anteriores.
Primero, necesitamos recordar que el trabajo
se puede expresar como el producto de la fuerza por distancia y está dada
por W=Fd, esto es válido, si y solo si, la fuerza que actúa en un bloque
permanece constante. De no ser así, el cálculo del trabajo sólo se puede
efectuar mediante el empleo de métodos matemáticos que se estudian en cursos
más avanzados.
Segundo, saber que la magnitud de la fuerza
eléctrica que actúa sobre la carga de prueba “q” colocada en un punto del
espacio, se puede expresar como el producto del campo eléctrico en dicho punto
que se encuentra la carga por la carga eléctrica F=Eq.
Con todo esto procederemos a explicar
el cálculo del potencial en un campo uniforme.
Imaginemos que tenemos dos placas paralelas, separadas una distancia “d”, y electrizadas con cargas iguales y de signo contrario. Segun Albarenga, entre ellas existirá un campo uniforme “E”, dirigido de la placa positiva “A” hacia la placa negativa “B”.(p.876)
Imaginemos que tenemos dos placas paralelas, separadas una distancia “d”, y electrizadas con cargas iguales y de signo contrario. Segun Albarenga, entre ellas existirá un campo uniforme “E”, dirigido de la placa positiva “A” hacia la placa negativa “B”.(p.876)
Para que podamos calcular la diferencia de potencial entre estas dos placas, soltamos una carga de prueba positiva “Q” junto a la placa “A” y determinaremos el trabajo “Wab” que el campo realiza sobre esta carga, cuando se desplaza hasta la placa “B”.
Ya vimos que entonces el potencial existente estará dada por Vab=Wab/q, como F=qE y E no cambia, concluimos que F también será constante.
En estas condiciones, como la fuerza
tiene la misma dirección y el mismo sentido que el desplazamiento:
Wab=FD ó
bien Wab=QED
Así pues, el voltaje Vab entre las
placas será:
Vab=Wab/Q=QED/Q
Donde:
Vab=ED
Concluimos que esta expresión Vab=ED final permite
calcular la diferencia de potencial entre dos puntos cualesquiera de un campo
uniforme. Pero debemos observar que la distancia D entre ambos puntos debe
tomarse en dirección paralela al vector E.
FUENTES:
- Ribeyro Da Luz, Beatriz Alvarenga.(2002).Física General. México: oxford
- Hugh D. Young, y Roger A. Freedman,(2013). Física universitaria. México: Pearson
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