Energía de un campo eléctrico
Contenidos
Este artículo trata sobre la magnitud física Energía potencial eléctrica. Para la energía eléctrica, véase Energía eléctrica. Para las fuentes de energía, véase Desarrollo de la energía. Para la generación de electricidad, véase Generación de electricidad.
La energía potencial eléctrica, es una energía potencial (medida en julios) que resulta de las fuerzas conservativas de Coulomb y está asociada a la configuración de un conjunto particular de cargas puntuales dentro de un sistema definido. Un objeto puede tener energía potencial eléctrica en virtud de dos elementos clave: su propia carga eléctrica y su posición relativa con respecto a otros objetos cargados eléctricamente.
El término “energía potencial eléctrica” se utiliza para describir la energía potencial en sistemas con campos eléctricos variables en el tiempo, mientras que el término “energía potencial electrostática” se utiliza para describir la energía potencial en sistemas con campos eléctricos invariables en el tiempo.
La energía potencial eléctrica de un sistema de cargas puntuales se define como el trabajo necesario para reunir este sistema de cargas acercándolas, como en el sistema de una distancia infinita. Alternativamente, la energía potencial eléctrica de cualquier carga o sistema de cargas se denomina como el trabajo total realizado por un agente externo para llevar la carga o el sistema de cargas desde el infinito hasta la configuración actual sin sufrir ninguna aceleración.
Energía eléctrica o de la electricidad
El potencial eléctrico (también llamado potencial de campo eléctrico, caída de potencial, potencial electrostático) se define como la cantidad de energía de trabajo necesaria para desplazar una unidad de carga eléctrica desde un punto de referencia hasta el punto específico en un campo eléctrico. Más precisamente, es la energía por unidad de carga para una carga de prueba que es tan pequeña que la perturbación del campo considerado es despreciable. Además, se supone que el movimiento a través del campo se produce con una aceleración despreciable, para evitar que la carga de prueba adquiera energía cinética o produzca radiación. Por definición, el potencial eléctrico en el punto de referencia es de cero unidades. Normalmente, el punto de referencia es la tierra o un punto en el infinito, aunque se puede utilizar cualquier punto.
En la electrostática clásica, el campo electrostático es una cantidad vectorial que se expresa como el gradiente del potencial electrostático, que es una cantidad escalar denotada por V u ocasionalmente φ,[1] igual a la energía potencial eléctrica de cualquier partícula cargada en cualquier lugar (medida en julios) dividida por la carga de esa partícula (medida en culombios). Al dividir la carga de la partícula se obtiene un cociente que es una propiedad del propio campo eléctrico. En resumen, un potencial eléctrico es la energía potencial eléctrica por unidad de carga.
Energía de Coulomb
La diferencia básica entre el potencial eléctrico y la energía potencial eléctrica es que el potencial eléctrico en un punto en un campo eléctrico es la cantidad de trabajo realizado para llevar la carga positiva unitaria desde el infinito hasta ese punto, mientras que la energía potencial eléctrica es la energía que se necesita para mover una carga contra el campo eléctrico.
El potencial gravitatorio en un punto del campo gravitatorio es la energía potencial gravitatoria de una masa unitaria colocada en ese punto. Del mismo modo, el potencial eléctrico en cualquier punto del campo eléctrico es la energía potencial eléctrica de una carga positiva unitaria en ese punto.
Para aplicar la ley de conservación de la energía, necesitamos definir la energía potencial eléctrica, la energía potencial puede ser definida sólo para la fuerza conservativa. El trabajo realizado por una fuerza conservativa al mover un objeto entre dos posiciones cualesquiera es independiente del camino recorrido. La fuerza electrostática entre dos cargas cualesquiera es conservativa porque la dependencia de las posiciones es igual que la fuerza gravitacional que es una fuerza conservativa. Por lo tanto, podemos definir la energía potencial para la fuerza electrostática.
Fórmula de la diferencia de potencial
La energía potencial es la energía almacenada de un objeto. En lugar de proceder del movimiento, puede provenir de su posición respecto a otros, de la tensión interna, de la carga eléctrica o de su estado. Este objeto tiene la capacidad de producir energía cuando estas condiciones cambian. Esta energía puede ser mecánica, química, eléctrica, nuclear o magnética.
La energía mecánica es la energía del movimiento. Todos los objetos tienen una energía potencial basada en su posición (energía potencial gravitatoria) y en su capacidad de rebote (energía potencial elástica). Cuando la energía potencial de un objeto se combina con su energía cinética, se obtiene la energía mecánica.
Cuando algo tiene una posición elevada, su energía potencial gravitatoria es alta. Por ejemplo, un libro en una estantería alta tiene mayor energía potencial que un libro en la estantería de abajo, porque tiene más distancia para caer. Otros ejemplos de objetos con energía potencial gravitatoria son:
El material del que está hecho un objeto también puede afectar a su energía potencial. Una bola elástica tiene mayor elasticidad que una bola de bolos; por lo tanto, rebotará más alto con la misma cantidad de fuerza. Estos son algunos ejemplos más de objetos con energía potencial elástica.
Relacionados
¡Hola, amigos! Soy Uge, copywriter y apasionado del periodismo. En mi blog escribo sobre distintos temas de actualidad.