Potencial eléctrico

O potencial eléctrico (V) nun punto é o traballo que se debe realizar para mover unha carga eléctrica unitaria q desde ese punto até o infinito, onde o potencial é cero. Dito doutra forma é o traballo que debe realizar unha forza externa para traer unha carga unitaria q desde o infinito ata o punto considerado en contra da forza eléctrica.

Matematicamente exprésase por:

$V={\frac {W}{q}}\,\!$

onde V é o potencial en Volts, W o traballo en Joules e q a carga en Coulombs

Lei de Coulomb

Considérese unha carga de proba positiva, coa cal se explora un campo eléctrico. Para tal carga de proba $q_{0}\,\!$ localizada a unha distancia r dunha carga q, a enerxía potencial electrostática mutua é:

$U=K{\frac {q_{0}q}{r}}\,\!$

De xeito equivalente, o potencial eléctrico é $V={\frac {U}{q_{0}}}\,\!$ = $K{\frac {q}{r}}\,\!$ Para obter o potencial eléctrico dun punto, colocase nel unha carga de proba q e mídese a enerxía potencial adquirida por ela. Esa enerxía potencial é proporcional ao valor de q. Por tanto, o cociente entre a enerxía potencial e a carga é constante. Ese cociente chámase potencial eléctrico do punto. Pode ser calculado pola expresión:

$V={\frac {E_{p}}{q}}\,$ , onde

• $V\,$ é o potencial eléctrico,
• $E_{p}\,$ a enerxía potencial e
• $q\,$ a carga.

A unidade no S.I. é J/C = V (volt)

Por tanto, cando se fala que o potencial eléctrico dun punto L é V_L = 10 V, enténdese que este punto consegue dotar de 10J de enerxía cada unidade de carga de 1C. Se a carga eléctrica for 3C por exemplo, ela será dotada dunha enerxía de 30J, obedecendo á proporción. Vale lembrar que é preciso adoptar un referencial para tal potencial eléctrico. É unha rexión que se encontra moi distante da carga, localizada no infinito.

Potencial eléctrico debido a unha carga puntiforme

Para calcular o potencial eléctrico debido a unha carga puntiforme úsase a fórmula:

$V={\frac {K\,Q}{d}}$, sendo

• $d\,$ en metros,
• $K\,$ é a constante dieléctrica do medio e
• $Q\,$ a carga xeradora.

Como o potencial é unha cantidade lineal, o potencial xerado por varias cargas é a suma alxébrica dos potenciais xerados por cada unha delas como se estivesen soas:

$V_{L}={\frac {K\,Q_{1}}{d_{1}}}+{\frac {K\,Q_{2}}{d_{2}}}+{\frac {K\,Q_{3}}{d_{3}}}+{\frac {K\,Q_{4}}{d_{4}}}+{\frac {K\,Q_{5}}{d_{5}}}$

Superficie equipotencial

Traxectorias dunha carga a través de Superficies equipotenciais

Cando unha carga puntiforme está illada no espazo, xera un campo eléctrico ó seu redor. Calquera punto que estiver a unha mesma distancia desa carga posuirá o mesmo potencial eléctrico. Por tanto, aparece aí unha superficie equipotencial esférica. Podemos tamén encontrar superficies equipotenciais no campo eléctrico uniforme, onde as liñas de forza son paralelas e equidistantes. Nese caso, as superficies equipotenciais localízanse perpendicularmente ás liñas de forza (mesma distancia do referencial). O potencial eléctrico e distancia son inversamente proporcionais, por tanto o gráfico cartesiano Vxd é unha asíntota.

Nótase que, percorrendo unha liña de forza no seu sentido, encontramos potenciais eléctricos cada vez menores.

Vale aínda lembrar que o vector campo eléctrico é sempre perpendicular á superficie equipotencial, e consecuentemente a liña de forza que o tanxencia tamén.

$V_{A}=V_{B}=V_{C}=V\,$

Potencial eléctrico no electromagnetismo

No electromagnetismo, potencial eléctrico ou potencial electrostático é un campo equivalente á enerxía potencial asociada a un campo eléctrico estático dividida pola carga eléctrica dunha partícula proba. A unidade de medida do SI para o potencial é o volt. Como un bo potencial, só diferenzas de potencial eléctrico posúen significado físico.

O potencial eléctrico xerado por unha carga puntual $q\,$ a unha distancia $r\,$ é, a menos dunha constante arbitraria, dado por:

$\phi _{\mathbf {E} }={\frac {q}{4\pi \epsilon _{0}r}}$

Véxase tamén

Outros artigos

• Electricidade.
• Lei de Coulomb.
• Campo eléctrico.
• Enerxía potencial eléctrica.