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Trabajo Eléctrico
Trabajo Eléctrico
Trabajo en física es el producto de una fuerza aplicada sobre un cuerpo y del desplazamiento del cuerpo en la dirección de esta fuerza.
Cuando un cuerpo que se encuentra cargado ejerce una fuerza eléctrica de atracción o repulsión sobre otro que también se encuentre cargado, dicha fuerza realizará un trabajo mientras este último se desplace.
El trabajo eléctrico es el trabajo que realiza una fuerza eléctrica sobre una carga que se desplaza desde un punto A hasta otro punto B.
La fuerza eléctrica es una fuerza conservativa.
Mientras se realiza trabajo sobre el cuerpo, se produce una transferencia de energía al mismo, por lo que puede decirse que el trabajo es energía en movimiento.
Este trabajo se puede expresar en términos de energía potencial eléctrica. Ésta depende de la posición que ocupa la partícula con carga en el campo eléctrico.
El trabajo que realiza una fuerza eléctrica para mover un cuerpo cargado desde una posición A hasta otra B, únicamente depende de dichas posiciones y no del camino seguido para llegar de A a B.
Cuando el camino que sigue el cuerpo entre A y B es un camino cerrado o un ciclo, el trabajo eléctrico es nulo.
Cuando la partícula se mueve de un punto donde la energía potencial es Ua otro donde es Ub, el cambio en la energía potencial, y el trabajo que realiza la fuerza es :
Energía potencial eléctrica en un campo uniforme
Energía potencial eléctrica en un campo uniforme
Entre dos placas metálicas paralelas con carga generan un campo eléctrico uniforme descendente y con magnitud E. El campo ejerce una fuerza hacia abajo con magnitud F= q.E sobre una carga de prueba positiva q. A medida que la carga se mueve hacia abajo una distancia d del punto A al punto B, la fuerza sobre la carga de prueba es constante e independiente de su localización. Por lo tanto, el trabajo realizado por el campo eléctrico es el producto de la magnitud de la fuerza por la componente de desplazamiento en la dirección (descendente) de la fuerza.
Si la carga de prueba q0 es negativa, la energía potencial aumenta cuando se mueve a favor del campo y disminuye cuando se mueve en contra del campo. Sea positiva o negativa la carga de prueba, se aplica la siguiente regla general: U aumenta si la carga de prueba q0 se mueve en la dirección opuesta a la fuerza eléctrica, U disminuye si q0 se mueve en la misma dirección que F.
Potencial Eléctrico
Potencial Eléctrico
El potencial es la energía potencial por unidad de carga. Se define el potencial V en cualquier punto en el campo eléctrico como la energía potencial U por unidad de carga asociada con una carga de prueba q0 en ese punto
La unidad del SI para el potencial se llama volt (1 V) en honor del científico italiano y experimentador eléctrico Alejandro Volta (1745-1827), y es igual a 1 joule por coulomb:
Trabajo por unidad de carga
Trabajo por unidad de carga
Va= Ua/q0 es la energía potencial por unidad de carga en el punto a y se aplica de manera análoga para Vb. Va y Vb se denominan el potencial en el punto a y potencial en el punto b, respectivamente. A lo cual el trabajo realizado por unidad de carga por la fuerza eléctrica cuando un cuerpo con carga se desplaza de a a b es igual al potencial en a menos el potencial en b.
El potencial de a con respecto a b, es igual al trabajo realizado por la fuerza cuando una unidad de carga se desplaza de a hacia b.
El instrumento que mide la diferencia de potencial se llama voltímetro.
Para calcular el potencial V debido a una sola carga puntual se utiliza la siguiente ecuación:
Donde r es la distancia de la carga puntual al punto en que se evalúe el potencial. Si q es positiva, el potencial que se produce es positivo en todos los puntos; si q es negativa produce un potencial negativo en cualquier lugar.
Para obtener el potencial eléctrico a partir del módulo del campo eléctrico utilizamos:
Superficies equipotenciales
Superficies equipotenciales
Las líneas de campo nos ayudan a visualizar los campos eléctricos. De la misma forma el potencial en varios puntos de un campo eléctrico puede representarse gráficamente por medio de superficies equipotenciales.
Una superficie equipotencial es una superficie tridimensional sobre la que el potencial eléctrico V es el mismo en todos los puntos. Si una carga de prueba se desplaza de un punto a otro sobre tal superficie, la energía potencial eléctrica permanece constante.
El campo eléctrico debe ser perpendicular a la superficie en cada punto, de manera que la fuerza eléctrica siempre es perpendicular al desplazamiento de una carga que se mueva sobre la superficie. Las líneas de campo y las superficies equipotenciales siempre son perpendiculares entre sí.
Las líneas de campo son curvas, y las equipotenciales son superficies curvas. Para el caso especial de un campo uniforme, en el que las líneas de campo son rectas paralelas y están igualmente espaciadas, las superficies equipotenciales son planos paralelos perpendiculares a las líneas de campo.
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