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Potencial eléctrico

Diferencial del potencial

Potencial debido a un sistema de cargas puntuales.

Cálculo ​del campo eléctrico a partir del potencial eléctrico.

Funciones Potenciales

Superficies equipotenciales.

Es el impulso que necesita una carga eléctrica para que pueda fluir por el conductor de un circuito eléctrico, esta corriente cesará cuando ambos puntos igualen su potencial eléctrico.

La variación de energía potencial por unidad de carga se denomina diferencial de potencial dv.

Diferencia de potencial finita.

Para un desplazamiento finito desde el punto a al punto b, el cambio de potencial es:

El potencial V, al igual que cualquiera de las componentes del campo eléctrico es una función de la posición.

Es continuo en los puntos en los que el campo sea finito, es decir, en aquellos puntos que no pertenezcan a una línea de carga o en los que no existía una carga puntual.

Unidades

La unidad de carga SI para el potencial y la diferencia de potencial es el joule por coulomb, llamado Volt (V): 1V= 1 J/C

La unidad de campo eléctrico es igual a un volt por metro: 1N/C = 1V/m

Electronvoltio es una unidad de energía que representa la variación de energía que experimenta un electrón al moverse desde un punto de potencial

1eV= 1.60 x10-19CV = 1.60x10-19J

Líneas de campo eléctrico.

Las líneas de campo eléctrico se señalan en la dirección en la que el potencial eléctrico disminuye más rápidamente.

Potencial eléctrico creado por una carga puntual

Una única carga q es capaz de crear un campo eléctrico a su alrededor. Si en dicho campo introducimos una carga testigo q' entonces, atendiendo a la definición de energía potencial eléctrica de dos cargas puntuales:

V es el potencial eléctrico en un punto. En el S.I. se mide en Voltios (V).

K es la constante de la ley de Coulomb. En el S.I. se mide en N·m2/C2.

q es la carga puntual que crea el campo eléctrico. En el S.I. se mide en culombios (C).

r es la distancia entre la carga y el punto donde medimos el potencial. En el S.I. se mide en metros (m).

Potencial eléctrico creado por varias cargas puntuales

Aquellos puntos contiguos donde el valor del potencial eléctrico es el mismo, reciben el nombre de superficie equipotencial.

Se caracteriza por que

El campo eléctrico es perpendicular a la superficie en dicho punto y se dirige hacia valores decrecientes de potencial eléctrico

Cada punto solo puede pertenecer a una superficie equipotencial, ya que el potencial eléctrico es un único valor en cada punto.

El campo eléctrico apunta en la dirección de la máxima disminución del potencial.

La variación del potencial cuando la carga de prueba se desplaza dt viene dada por.

Gradiente

Un ventor que señala en la dirección de la máxima variación de una función escalar y cuyo modulo es igual a la derivada de dicha función respecto a la distancia en la dirección indicada, es el gradiente de la función. El gradiente negativo del potencial V.

Potencial como función de x

Potencial como función de r

Relación general entre E y V está dada por

El eje de un anillo uniformemente cargado.

En el eje de un disco uniformemente cargado

Para un plano infinito cargado

Para una corteza esférica de carga

Para una línea infinita de carga.

Resistencia Dieléctrica

Máximo voltaje a que puede exponerse un material sin producirle perforación alguna. Se expresa en voltios o kilovoltios por unidad de grosor.

Ruptura dieléctrica

Se entiende por rigidez dieléctrica o rigidez electrostática el valor límite de la intensidad del campo eléctrico en el cual un material pierde su propiedad aislante y pasa a ser conductor. Se mide en voltios por metro V/m (en el SI).