Diferencia de Potencial Eléctrico
El potencial eléctrico, denotado por V (o en ocasiones φ), es una cantidad física escalar que describe la energía potencial de una carga eléctrica unitaria en un campo electrostático. Se define como la cantidad de energía de trabajo necesaria para mover una unidad de carga eléctrica desde un punto de referencia hasta un punto específico en un campo eléctrico. Aunque el concepto de potencial eléctrico es útil para comprender los fenómenos eléctricos, solo se pueden medir las diferencias en energía potencial. Estas diferencias se miden con un voltímetro. La diferencia de potencial entre dos puntos es igual a la cantidad de trabajo que se requeriría para mover una carga de prueba positiva unitaria entre esos puntos.
Sobre la Diferencia de Potencial Eléctrico
Si una carga de prueba positiva q en un campo eléctrico tiene una energía potencial eléctrica Ua en algún punto a (relativo a una energía potencial cero), el potencial eléctrico Va en este punto es: Va = Ua/q. En el Sistema Internacional de Unidades (SI), el potencial eléctrico se expresa en unidades de julios por culombio (J⋅C−1), o voltios (V).
Aplicación en Circuitos Eléctricos
Para los circuitos eléctricos, la diferencia de potencial eléctrico se conoce como voltaje. Es la diferencia en potencial eléctrico entre dos puntos de un circuito eléctrico. El potencial eléctrico se puede generalizar a la electrodinámica, de modo que las diferencias en el potencial eléctrico entre puntos están bien definidas incluso en presencia de campos variables en el tiempo.
Relación con la Fuerza Eléctrica y la Energía Cinética
Cuando la fuerza eléctrica realiza un trabajo positivo sobre una carga, la energía cinética aumenta y la energía potencial disminuye. La diferencia en energía potencial, Ub — Ua, es igual al negativo del trabajo, Wba, realizado por el campo eléctrico a medida que la carga se mueve de a a b; por lo tanto, la diferencia de potencial Vba es:
Analogía con la Diferencia de Potencial Gravitacional
Cabe destacar que una diferencia de potencial eléctrico es análoga a una diferencia de potencial gravitacional. En este último caso, se ejerce una fuerza sobre objetos con masa. Las cargas experimentan una fuerza cuando hay una diferencia de potencial eléctrico. La dirección de la fuerza depende del signo de la carga. El campo eléctrico E es análogo a g, que llamamos aceleración debido a la gravedad pero que en realidad es el campo gravitatorio.
Preguntas Frecuentes
¿Qué es el potencial eléctrico? El potencial eléctrico, denotado por V (o en ocasiones φ), es una cantidad física escalar que describe la energía potencial de una carga eléctrica unitaria en un campo electrostático. Va = Ua/q.
¿Cuál es la analogía del potencial eléctrico? Una diferencia de potencial eléctrico es análoga a una diferencia de potencial gravitacional. El campo eléctrico E es análogo a g, que es realmente el campo gravitatorio.
¿Qué es importante para el potencial eléctrico? Aunque el concepto de potencial eléctrico es útil para comprender los fenómenos eléctricos, solo se pueden medir las diferencias en energía potencial. Estas diferencias se miden con un voltímetro.
