Diferencia de potencial

Cuando introducimos una carga en un campo eléctrico, esta carga sufrirá por la acción de una fuerza eléctrica, y como consecuencia, luego ganará una cantidad de energía potencial eléctrica, que conocemos con el nombre de potencial electrostático.  Un campo eléctrico, tiene la capacidad de crear un área en donde cada uno de los puntos que tenga poseen la propiedad de conferir energía potencial a cualquier otra carga que se encuentre localizada en su parte interna.  A partir de esta producción de energía, se establece una magnitud escalar totalmente diferente la cual es propia de los campos eléctricos, lo que conocemos como potencial eléctrico, el cual va a representar la energía potencial electrostática que tienen una unidad de carga positiva cuando es situada en el punto.

Temas relacionados

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¿Qué es la diferencia de potencial?

La diferencia de potencial es la capacidad del cuerpo cargado para realizar trabajo mediante el suministro de electrones o de su eliminación.  Es un trabajo que se almacena en el cuerpo como potencial eléctrico para que el cuerpo realice el trabajo ejerciendo una fuerza de atracción o repulsión sobre partículas cargadas.

Definición de diferencia de potencial

La diferencia de potencial es el impulso que necesita una determinada carga eléctrica para poder fluir adecuadamente por medio del conductor en un circuito eléctrico, corriente que se detendrá cuando los dos puntos logran igualar su potencial eléctrico.    También es utilizado para representar el trabajo que debe de hacer una fuerza para lograr mover una carga contra el campo eléctrico, esto desde un punto de referencia hasta un punto en el cual se pueda medir el potencial.  Es también conocido con el nombre de tensión eléctrica, y en este caso, en lugar de tomar un punto de referencia se deben de tomar dos puntos dentro de un campo eléctrico.

Cálculo de la diferencia de potencial

De forma matemática, podemos calcular y expresar la diferencia de potencial por medio de la siguiente fórmula:

UA – UB 0 W / Q

La diferencia de potencial debe de ser medida utilizando voltios, por lo tanto, decimos que un campo eléctrico tienen una diferencia de potencial de 1 voltio cuando utilizamos 1 julio para poder mover una carga de 1 culombio.  De esta afirmación deducimos que:

Si la carga Q es positiva y UA > UB, esto indica que el trabajo que es realizado por las fuerzas que se encuentran en el campo es positivo, la carga se tendrá que desplazar desde el punto A al B de manera espontánea.  Pero si UA < UB es negativo, implica que para poder trasladar una carga de A hasta B se deberá de realizar una fuerza en contra del campo.

Si la carga es negativa la afirmación anterior funciona a la inversa.

Cuando dos potenciales UA y UB son iguales no se debe de realizar ningún trabajo.

Símbolo

El símbolo que se utiliza para definir la diferencia de potencial es una V, la cual indica al mismo tiempo, la palabra voltio.

Unidad

La unidad que se utiliza para determinar la diferencia de potencial pertenece a la unidad del Sistema Internacional y es el voltio.

Relación con el campo eléctrico

Es importante saber que la carga eléctrica de una región determinada tiene la capacidad de modificar el espacio dando lugar a un campo eléctrico, por lo que un campo eléctrico puede ser considerado como una región en la cual las propiedades han sido modificados al existir en el lugar una carga eléctrica.  El campo eléctrico y el potencial de una región en un determinado lugar pueden ser representados domo funciones de posición y estas cantidades están relacionadas, razón por la cual, a partir del campo eléctrico se puede llegar a conseguir a partir del potencial eléctrico, el campo eléctrico.

Importancia de la diferencia de potencial

La importancia de la diferencia de potencial radica en su uso dentro de los diferentes trabajos eléctricos, la cual es consumida y utilizada para poder realiza un trabajo que incluya el uso de electricidad.  Es usada en el caso de las cocinas eléctricas y los motores, para poder movilizar los diferentes engranajes que posee una máquina, al igual que es importante para el uso de los diferentes circuitos eléctricos pues refleja la cantidad de energía que poseen las unidades de carga cuando pasan por un punto determinado.

Ejemplos

Un ejemplo de diferencia de potencial sería el siguiente:

Un electrón que posee una masa de m = 9.1·10^-31 Kg y carga q=-1.6·10^-19 C cruza un campo eléctrico uniforme con una velocidad inicial de 3·106 m/s siguiendo la misma dirección y sentido de dicho campo.  Al recorrer 4 cm su velocidad se ha reducido a la mitad.  Determinar:

• Cuál es la diferencia de potencial que existe entre el punto de entrada y el punto en que su velocidad se ha reducido a la mitad.
• El potencial a los 4 cm si el potencial en el punto inicial es 60 V.
• El valor de la intensidad del campo eléctrico.

Datos

• m = 9.1·10-31 Kg
• q = -1.6·10-19 C
• xA = 0 m
• xB= 4 cm = 0.04 m
• vA = 3·106 m/s
• vB = 3·106 m/s / 2 = 1.5·106 m/s