energia potencial electrica

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Materia: Principios de Física. Docente: . Temas: Unidad #3: Potencial Eléctrico. Energía Potencial. Potencial Eléctrico. Diferencia de Potencial.

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Brebe presentacion sobre pontecial electrico

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Page 1: Energia Potencial Electrica

Materia: Principios de Física.

Docente:.

Temas:Unidad #3: Potencial Eléctrico.

• Energía Potencial. • Potencial Eléctrico.

• Diferencia de Potencial.

Page 2: Energia Potencial Electrica

¿Qué es la energía potencial eléctrica?

La energía potencial eléctrica de un cuerpo cargado que se encuentra en un punto de un campo eléctrico es el trabajo realizado en contra de la acción del campo eléctrico para poner el cuerpo en ese punto.

La energía potencial se mide en unidades del SI llamadas Julios o Jouele (J)

Page 3: Energia Potencial Electrica

¿Cómo se calcula la energía potencial?La energía potencial que posee una carga puntal en presencia de otra carga puntual que se encuentran separadas por una distancia r se puede calcular con la fórmula:

Observaremos que la energía potencial eléctrica es:• Positiva si las cargas poseen el mismo signo y negativa si tienen signos

distintos.• Nula cuando la distancia de separación es infinita.

Page 4: Energia Potencial Electrica

¿Qué es el trabajo eléctrico? El trabajo eléctrico es el que realiza una fuerza eléctrica para desplazar una carga desde un punto A hasta otro B puede expresarse de la siguiente forma:

𝐵 𝐴

Page 5: Energia Potencial Electrica

Ejemplo: Dos cargas q1 y q2 de -5mC y -3mC se encuentran separadas en el vacío una distancia de 50 cm. Posteriormente la distancia es de 1 m. Sabiendo que q1 está fija y q2 es móvil, calcular

a) La energía potencial inicial y final de q2.

b) El trabajo realizado por la fuerza eléctrica que ejerce q1 sobre q2.

50 cm = 0.50 mt

1 mt

q1=−5mC q2=−3mC

Page 6: Energia Potencial Electrica

a) La energía potencial inicial y final de q2.

270000 J

r f=1mtri=50cm=0.5mt

q2=−3mC=−3 x 10− 3C

q1=−5mC=−5 x10−3C

Solución: Calculando la energía potencial eléctrica a las diferentes distancias.

135000 J

b) El trabajo realizado por la fuerza eléctrica que ejerce q1 sobre q2.

Solución:W q1q2

=U ri−U r f

J

J

Page 7: Energia Potencial Electrica

¿Qué es el 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 en ese punto:

Por la forma de la ecuación el potencial se mide en la unidad compuesta de que llamaremos Volt o Voltios (V)

Page 8: Energia Potencial Electrica

Potencial eléctrico de una carga puntual.

El potencial eléctrico creado por una carga puntual q se puede obtener por medio de la siguiente fórmula:

V: Es el potencial eléctrico en un punto.

k: es la constante de Coulomb.

q: es la carga.

r: es la distancia entre la carga y el punto en el vacío donde se mide el potencial.

Page 9: Energia Potencial Electrica

Ejemplo:

¿Cuál es el potencial eléctrico creado por una carga puntual Q = -2 mC en un punto situado a 5 metros de ella en el vacío?

Solución:

5mt P

Q=−2mC=−2 x 10− 3C

V=k (Qr )=(9 x109N .mt2

C2 )(−2x 10− 3C5mt )=−3600000V

Page 10: Energia Potencial Electrica

Diferencia de potencial. Llamamos diferencia de potencial a el trabajo realizado por unidad de carga por la fuerza eléctrica cuando un cuerpo con carga se desplaza de a a b y es igual al potencial en a menos el potencial en b.

Si se conocen los valores , y Q como una carga que se desplaza desde a hacia b es posible encontrar el trabajo eléctrico con la fórmula.

Page 11: Energia Potencial Electrica

Ejemplo:

Considere una carga puntual Q = 2.51 nC ubicada en el origen de un sistema de coordenadas, determine la diferencia de potencial entre los puntos P1=(0.3, 0) y P2=(0.5, 0) metros.

Solución:

𝑉 𝑃 1=𝑘(𝑄𝑟 )=(9 𝑥109𝑁 .𝑚𝑡2

𝐶2 )( 2.51 𝑥10− 9C0.3mt )=75.3V

𝑉 𝑃 2=𝑘(𝑄𝑟 )=(9 𝑥109 𝑁 .𝑚𝑡2

𝐶2 )( 2.51 𝑥10− 9C0.5mt )=45.18V

La diferencia de potencial será:

El potencial en el punto P1:

El potencial en el punto P2:

Page 12: Energia Potencial Electrica

Ejemplo:

Si para el ejemplo anterior colocamos una carga q = 50µC en P1, ¿Cuál será el trabajo eléctrico necesario para moverla al punto P2?

Solución:

𝑊 𝑃 1 𝑃 2=𝑞 (𝑉 𝑃 1−𝑉 𝑃 2)=( 50 x10−6C ) (75.3V −45.18V )=0.0015J

Datos:

q=50 μC=50 x10− 6CV p1=75.3V

V p 2=45.18V

Calculando trabajo eléctrico: