POTENCIAL ELÉCTRICO, (V), y DIFERENCIA DE POTENCIAL, (ΔV)

Como vimos en el apunte anterior si una carga, q, se mueve dentro de un campo eléctrico, E, estará recibiendo una fuerza eléctrica que realiza un trabajo, W. Y definíamos diferencia de potencial, al cociente entre el trabajo sobre la carga y la carga, ΔV = W/q.

Esta definición trae consigo la idea de potencial eléctrico, V: una diferencia de potencial ha de ser la resta entre dos valores de potencial diferentes.

ΔV₁₂ = V₂ – V₁

Empecemos por describir el potencial eléctrico. A diferencia de la fuerza eléctrica, y del campo eléctrico (que son magnitudes vectoriales), el potencial eléctrico es un escalar. Un simple número (con su unidad, volt, V) que describe una posición en el espacio. Cada punto del espacio tiene uno y un solo potencial eléctrico.

Como podés deducir de los párrafos anteriores con el potencial eléctrico ocurre una curiosidad poco frecuente: la unidad con que se mide, el volt, se simboliza con la misma letra que la magnitud, potencial eléctrico. V y V.

El cero de la escala de potenciales es arbitrario. A los fines teóricos se define el cero de potencial en un punto muy alejado de cualquier carga, en el infinito. A los fines prácticos se define el cero de potencial en el planeta Tierra.

¿Cómo se calcula el potencial eléctrico? Eso depende de los datos de los que dispongas y de la geometría del lugar. En esta lección lo abordaremos desde un campo generado por por una carga solitaria:

Acordate que campo...

E = k_o Q /r²

Esto nos revela que cuanto más cerca nos encontremos de una carga mayor será el potencial. Y cuantó más alejados, menor... en el infinito valdrá 0.

Como a igual distancia a una carga el valor del potencial es el mismo, las cargas están rodeadas de superficies (teóricas) esféricas de igual potencial, llamadas entonces superficies equipotenciales. (Eso es lo que está representado en el esquema).

Cuando hay más de una carga en el espacio considerado

Si en lugar de tener una sola carga generadora de campo tenemos dos o tres o las que fueran, el potencial en un punto cualquiera se obtiene de sumar los potenciales que se obtienen considerando individualmente cada una de ellas.

V = k_o Σ (Q_i /r_i )

Los potenciales pueden ser negativos. Si la carga generadora de campo es negativa, el potencial calculado a una distancia cualquiera también será negativo.

Diferencia de potencial, (ΔV) Como podés observar -repito- el potencial es una propiedad del lugar, no depende de la carga que lo ocupe. Con esta magnitud ocurre lo mismo que con la energía: no importa cuánto vale en forma absoluta sino cuánto vale su diferencia con el potencial de otro lugar. A ello obedece su nombre: diferencia de potencial.

No importa demasiado cuál es el potencial de cada uno de los bornes de una batería, lo que sí importa es que la diferencia de potencial entre los bornes valga 12 V (si querés que el auto arranque).

CHISMES IMPORTANTES:

• Una curiosidad (absolutamente lógica por otra parte) es que las superficies equipotenciales siempre son normales (o sea, forman un ángulo recto) a las líneas de campo.
• La diferencia de potencial entre una nube tormentosa y la Tierra húmeda, justo antes de que se descargue un rayo ronda el millón de voltios. A esa diferencia de potencial el aire deja de comportarse como aislante y se produce lo que se llama ruptura eléctrica.
• Los cuerpos en contacto con la Tierra (contacto eléctrico, o sea, sin aislación intermedia) también poseen un potencial igual a cero.

• ¿Cuáles son las principales diferencias entre la fuerza eléctrica y la fuerza gravitatoria?
• ¿Cuánto valdrá el trabajo eléctrico sobre una carga que se pasea por una superficie equipotencial?
• ¿Cuánto valdrá el trabajo eléctrico sobre una carga que se pasea por cualquier lado y regresa al punto de partida
• La fuerza eléctrica será de tipo conservativa o no-conservativa?