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Lecture 03 potencial electrico

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Lecture 03 potencial electrico

  1. 1. Potencial eléctrico
  2. 2. El potencial eléctrico Si la masa m alcanza el nivel B, tiene un potencial para realizar trabajo en relación con el nivel A . El sistema tiene energía potencial (EP) que es igual al trabajo realizado en contra de la gravedad. EP = mgh
  3. 3. Características del potencial eléctrico • La energía potencial aumenta siempre que una carga positiva se mueva en contra del campo eléctrico. • La energía potencial disminuye siempre que una carga negativa se mueva en contra del campo eléctrico.
  4. 4. Determinación de la energía potencial eléctrica Cuando se desplaza del punto A al punto B , la fuerza eléctrica promedio que experimenta una carga +q es:
  5. 5. El trabajo efectuado en contra del campo eléctrico al moverse a través de la distancia rA - rB es igual a: El trabajo es una función de las distancias rA y rB . La trayectoria seguida no tiene importancia.
  6. 6. El trabajo realizado contra las fuerzas eléctricas al mover una carga positiva desde el infinito hasta un punto a una distancia r de la carga Q . Con frecuencia, se considera que la energía potencial en el infinito es cero, por lo que, la energía potencial de un sistema compuesto por una carga q y otra carga Q separadas por una distancia r es:
  7. 7. Una distancia de 20 cm separa dos cargas, la primera de + 2 nC, y la segunda de + 4 C. Determine la energía potencial del sistema y encuentre el cambio de energía potencial si la carga de 2 nC se mueve a una distancia de 8 cm de la carga de + 4 C. La energía potencial a los 20 cm A una distancia de 8 cm EP 54 10-5 J Como la diferencia es positiva, significa que hay un incremento en la energía potencial. Si la carga Q fuera negativa y todos los demás parámetros no cambiarán, la energía potencial habría disminuido en esta misma cantidad.
  8. 8. El potencial • Es conveniente atribuir otra propiedad al espacio que rodea una carga, ya que permite predecir la energía potencial debida a otra carga situada en cualquier punto. Esta propiedad del espacio se ha denominado potencial. • "El potencial V en un punto situado a una distancia r de una carga Q es igual al trabajo por unidad de carga realizado contra las fuerzas eléctricas para transportar una carga positiva + q desde el infinito hasta dicho punto".
  9. 9. El potencial eléctrico Esto significa que el potencial en determinado punto A, es igual a la energía potencial por unidad de carga. Las unidades de potencial se expresan en joules por coulomb, y se conocen como volt (V). EP = qV A .
  10. 10. Superficies equipotenciales • En todos los puntos ubicados a iguales distancias de una carga esférica A el potencial es el mismo. Por ello, las líneas punteadas se conocen como líneas equipotenciales. • Las líneas equipotenciales son siempre perpendiculares a las líneas de campo eléctrico. • El potencial debido a una carga positiva es positivo. El potencial debido a una carga negativa es negativo.
  11. 11. Determine el potencial en un punto A que está a 30 cm de distancia de una carga de - 2 C. Encuentre cuál es la energía potencial si una carga de + 4 nC está colocada en A . EP =qV A = (4 10 - 9 C)(- 6 10 4 V) =- 24 10 - 5 J
  12. 12. Separadas por 12 cm, se tienen dos cargas, Q 1 = + 6 C y Q 2 = - 6 C. Determine el potencial en el punto A y en el punto B.
  13. 13. Separadas por 12 cm, se tienen dos cargas, Q 1 = + 6 C y Q 2 = - 6 C. Determine el potencial en el punto A y en el punto B.
  14. 14. Diferencia de potencial • Es frecuente el deseo de conocer los requisitos de trabajo para mover cargas entre dos puntos, lo que conduce al concepto de diferencia de potencial. • la diferencia de potencial es el trabajo por unidad de carga positiva que realizan fuerzas eléctricas para mover una pequeña carga de prueba entre un par de puntos.
  15. 15. Diferencia de potencial • Si el potencial en cierto punto A es de 100 V y el potencial en otro punto B es de 40 V, la diferencia de potencial es: V A - V B = 100 V - 40 V = 60 V.
  16. 16. Ejemplo: • Determine la diferencia de potencial entre los puntos A y B de la figura. Asimismo, diga que cantidad de trabajo realiza un campo eléctrico al mover una carga de - 2 nC del punto A al punto B . V A = 6.75 10 5 V V B = - 10.1 10 5 V V A - V B =6.75 10 5 V - (- 10.1 10 5 V) = 16.9 10 5 V
  17. 17. Diferencia de potencial entre dos placas paralelas cargadas Se tienen dos placas separadas, la diferencia de potencial entre éstas es 5 mm es de 10 kV. ¿Cuál es la intensidad del campo eléctrico entre las placas? • Fd = (q E )d • q(V A - V B ) = q Ed • V = Ed
  18. 18. El electrón-volt • Se ha definido al electrón-volt como la unidad de energía equivalente a la energía adquirida por un electrón que es acelerado a través de una diferencia de potencial de un volt. • EC = q V • = (1.6 × 10 - 19 C)(1 V) • = 1.6 × 10 - 19 J • 1 eV corresponde a una energía de 1.6 ×10-19 J.
  19. 19. Experimento de Millikan
  20. 20. Experimento de Millikan • Millikan observó que las cargas no siempre eran iguales, no obstante, él demostró que la magnitud de la carga era siempre un múltiplo entero de una cantidad básica de carga. Se supuso que esa carga mínima debía ser la carga de un solo electrón y que las otras cantidades resultaban de dos o más electrones. Los cálculos de la carga electrónica por este método dan: • e = 1.6065 × 10 - 19 C • Esto corresponde acertadamente con los valores obtenidos con otros métodos.

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