Campo eléctrico
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Energía potencial eléctrica La energía potencial puede definirse como la capacidad de realizar trabajo que surge de una posición o configuración. En el caso eléctrico, una carga ejercerá una fuerza sobre cualquier otra carga y la energía potencial surge de cualquier conjunto de cargas. Por ejemplo, si una carga positiva Q está fija en un punto del espacio, cualquier otra carga positiva que se le acerque experimentará una fuerza de repulsión y, por tanto, tendrá energía potencial. La energía potencial de una carga de prueba q en las proximidades de esta carga fuente será:
¿Qué se entiende por energía potencial eléctrica?
¿Qué es la energía potencial eléctrica? La energía potencial eléctrica es la energía que se necesita para mover una carga contra un campo eléctrico. Se necesita más energía para mover una carga más lejos en el campo eléctrico, pero también más energía para moverla a través de un campo eléctrico más fuerte.
¿Qué es la energía potencial eléctrica para niños?
Eléctrica – La energía potencial eléctrica es la capacidad de realizar un trabajo en función de la carga eléctrica del objeto. Nuclear – La energía potencial de las partículas del interior de un átomo. Química – La energía potencial química es la energía almacenada en las sustancias debido a sus enlaces químicos.
Energía potencial electromagnética
ΔUE=-qE(xf-xi).ΔUE=-qE(xf-xi).Esta ecuación da el cambio en la energía potencial eléctrica de una carga q cuando se mueve de la posición xixi a la posición xfxf en un campo eléctrico constante E.La figura 18.24 muestra cómo funcionaría esta analogía si estuviéramos cerca de la superficie de la Tierra, donde la gravedad es constante. La imagen superior muestra una carga acelerando debido a un campo eléctrico constante. Del mismo modo, la masa redonda de la imagen inferior acelera debido a un campo gravitatorio constante. En ambos casos, la energía potencial de la partícula disminuye y su energía cinética aumenta.
Figura 18.24 En la imagen superior, una masa acelera debido a un campo eléctrico constante. En la imagen inferior, la masa acelera debido a un campo gravitatorio constante.Ver FísicaAnalogía entre gravedad y electricidadEn este vídeo se analiza la analogía entre la energía potencial gravitatoria y la energía potencial eléctrica. Repasa los conceptos de trabajo y energía potencial y muestra la conexión entre una masa en un campo gravitatorio uniforme, como el de la superficie terrestre, y una carga eléctrica en un campo eléctrico uniforme.
Definición de energía eléctrica en inglés
Cuando una carga positiva libre q es acelerada por un campo eléctrico, recibe energía cinética (figura 3.1.1). El proceso es análogo a la aceleración de un objeto por un campo gravitatorio, como si la carga descendiera por una colina eléctrica donde su energía potencial eléctrica se convierte en energía cinética, aunque, por supuesto, las fuentes de las fuerzas son muy diferentes. Exploremos el trabajo realizado sobre una carga q por el campo eléctrico en este proceso, para poder desarrollar una definición de energía potencial eléctrica.
Figura 3.1.1 Una carga acelerada por un campo eléctrico es análoga a una masa que desciende una colina. En ambos casos, la energía potencial disminuye a medida que aumenta la energía cinética, . El trabajo lo realiza una fuerza, pero como esta fuerza es conservativa, podemos escribir .
La fuerza electrostática o de Coulomb es conservativa, lo que significa que el trabajo realizado sobre es independiente de la trayectoria seguida, como demostraremos más adelante. Esto es exactamente análogo a la fuerza gravitatoria. Cuando una fuerza es conservativa, es posible definir una energía potencial asociada a la fuerza. Suele ser más fácil trabajar con la energía potencial (porque sólo depende de la posición) que calcular directamente el trabajo.
Fórmula de la energía potencial eléctrica
Cuando aprovechamos la electricidad para alimentar nuestros circuitos, artilugios y aparatos, en realidad estamos transformando energía. Los circuitos electrónicos deben ser capaces de almacenar energía y transferirla a otras formas como el calor, la luz o el movimiento. La energía almacenada en un circuito se denomina energía potencial eléctrica.
Para entender la energía potencial necesitamos entender la energía en general. La energía se define como la capacidad de un objeto para realizar un trabajo sobre otro objeto, lo que significa mover ese objeto a cierta distancia. La energía tiene muchas formas, algunas visibles (como la mecánica) y otras invisibles (como la química o la eléctrica). Independientemente de su forma, la energía existe en dos estados: cinético o potencial.
Un objeto tiene energía cinética cuando está en movimiento. La cantidad de energía cinética de un objeto depende de su masa y velocidad. La energía potencial, por su parte, es una energía almacenada cuando un objeto está en reposo. Describe cuánto trabajo podría realizar el objeto si se pusiera en movimiento. Es una energía que, en general, podemos controlar. Cuando un objeto se pone en movimiento, su energía potencial se transforma en energía cinética.