Potencial Eléctrico y Energía

El potencial eléctrico (V) representa la energía potencial eléctrica por unidad de carga, medida en voltios. Se expresa mediante la fórmula $V=\frac{K·q}{r}$, donde K es la constante electrostática, q es la carga y r es la distancia.

La diferencia de potencial (voltaje) entre dos puntos se denota como Va-Vb y representa el trabajo necesario para mover una carga unitaria entre esos puntos. El comportamiento del potencial varía según el tipo de carga y la dirección del movimiento:

Para cargas positivas:

• Las líneas del campo eléctrico salen de la carga
• V disminuye al moverse hacia afuera
• V aumenta al moverse hacia adentro

Para cargas negativas:

• Las líneas del campo eléctrico entran a la carga
• V disminuye al moverse hacia adentro
• V aumenta al moverse hacia afuera

💡 Dato clave: La energía eléctrica entre dos cargas puntuales se calcula como $U=\frac{K·q_1·q_2}{r_{12}}$ y será positiva en caso de repulsión y negativa en caso de atracción.

Potencial Eléctrico y Campo Eléctrico

El potencial eléctrico y el campo eléctrico están íntimamente relacionados. Podemos calcular la diferencia de potencial a partir del campo eléctrico mediante la integral: $V_a-V_b = \int_{a}^{b}-\vec{E}\cdot d\vec{l} = \int_{a}^{b}E\cos\phi dl$

Para resolver problemas de potencial eléctrico con múltiples cargas, usamos el principio de superposición. El potencial en un punto debido a varias cargas es la suma de los potenciales individuales: $V=V_1 + V_2 + V_3 + ... = K\frac{q_1}{r_1} + K\frac{q_2}{r_2} + K\frac{q_3}{r_3} + ...$

La energía total necesaria para configurar un sistema de cargas eléctricas se calcula sumando las energías de interacción entre todos los pares de cargas: $U_T = U_{12} + U_{13} + U_{14} + ... = K\frac{q_1q_2}{r_{12}} + K\frac{q_1q_3}{r_{13}} + ...$

⚡ Recuerda: El campo eléctrico se relaciona con el potencial como el gradiente negativo del potencial: $\vec{E}=-(\frac{\partial V}{\partial x}\hat{i} + \frac{\partial V}{\partial y}\hat{j} + \frac{\partial V}{\partial z}\hat{k})$