Potencial Eléctrico
El potencial eléctrico, representado 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 la energía potencial. Estas diferencias se miden con un voltímetro. Es importante notar que la diferencia de potencial eléctrico es análoga a la diferencia de potencial gravitatorio. El campo eléctrico E es análogo a g, que llamamos aceleración debido a la gravedad, pero que realmente es el campo gravitatorio.
Definición y Fórmula
Si una carga de prueba positiva q en un campo eléctrico tiene una energía potencial eléctrica Ua en algún punto a (relativo a alguna 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).
Electrónvoltio – Unidad de Energía
En física atómica y subatómica, las medidas de energía en la unidad SI de julios a menudo requieren potencias incómodas de diez. Una unidad más conveniente (aunque no-SI) es el electrónvoltio (eV). Un electrónvoltio es igual a la energía ganada por un solo electrón cuando se acelera a través de 1 voltio de diferencia de potencial eléctrico. El trabajo realizado sobre la carga se da por la carga por la diferencia de voltaje, por lo tanto, el trabajo W sobre el electrón es: W = qV = (1.6 x 10-19 C) x (1 J/C) = 1.6 x 10-19 J. Dado que esta es una unidad muy pequeña, es más conveniente usar múltiplos de electrónvoltios: kilo-electrónvoltios (keV), mega-electrónvoltios (MeV), giga-electrónvoltios (GeV), y así sucesivamente.
Diferencia de Potencial Eléctrico
Aunque el concepto de potencial eléctrico es útil para comprender los fenómenos eléctricos, solo se pueden medir diferencias en la energía potencial. Para los circuitos eléctricos, la diferencia de potencial eléctrico se conoce como voltaje. Es la diferencia en el potencial eléctrico entre dos puntos de un circuito eléctrico. El potencial eléctrico se puede generalizar a la electrodinámica, de modo que las diferencias de potencial entre puntos están bien definidas incluso en presencia de campos variables en el tiempo. En este caso general, la diferencia de potencial entre dos puntos a y b se da por la integral de línea del vector E.
Energía Potencial Eléctrica
La energía potencial eléctrica, denotada por U, es una cantidad física escalar que se necesita para reemplazar una carga contra un campo eléctrico. La unidad SI de energía potencial eléctrica es el julio (J). Por ejemplo, la energía potencial electrostática, UE, de una carga puntual q en la posición r en presencia de una carga puntual Q, tomando una separación infinita entre las cargas como la posición de referencia, es:
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 gravitatorio. El campo eléctrico E es análogo a g, que llamamos aceleración debido a la gravedad, pero que en realidad es 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 la energía potencial. Estas diferencias se miden con un voltímetro.
