Energia Potencial Eléctrica

Definimos la energía potencial eléctrica,

de un sistema de cargas como el trabajo que hay que hacer para formar ese sistema de cargas trayéndolas desde una distancia infinita. Suponemos que todas las cargas están en reposo cuando están en el infinito, esto es, no tienen energía cinética inicial.

Potencial eléctrico

El potencial eléctrico en un punto es el trabajo que debe realizar una fuerza eléctrica para mover una carga positiva q desde la referencia hasta ese punto, dividido por unidad de carga de prueba. Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria q desde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica. Matemáticamente se expresa por:

Considérese una carga puntual de prueba positiva, la cual se puede utilizar para hacer el mapa de un campo eléctrico. Para tal carga de prueba   localizada a una distancia r de una carga q, la energía potencial electrostática mutua es:

De manera equivalente, el potencial eléctrico es 

Trabajo Eléctrico

Si sometemos una carga puntual ante la presencia de un campo eléctrico, la carga experimentara una fuerza eléctrica:

Sin embargo, si requerimos de establecer un equilibrio para la partícula o desplazar las partícula con velocidad constante se requiere de otra fuerza que contrarreste el efecto la fuerza generada por el campo eléctrico, esta fuerza deberá tener la misma magnitud que la primera, pero dirección contraria, es decir:

 

Partiendo de la definición clásica de trabajo, sabemos que el trabajo se define como el producto de una fuerza que actúa a distancia. Así, en este caso, se realizará un trabajo para trasladar una fuerza de un punto a otro. De tal forma que al aplicar un pequeño desplazamiento dl  se generara un diferencial de trabajo dW. Es importante resaltar que el trabajo realizado por la partícula realizara un trabajo positivo o negativo dependiendo de cómo sea el desplazamiento  en relación con la fuerza F_a . Un diferencial de trabajo queda expresado como:

Diferencia de Potencial

La tensión, voltaje o diferencia de potencial es una magnitud física que impulsa a los electrones a lo largo de un conductor en un circuito eléctrico cerrado, provocando el flujo de una corriente eléctrica. La diferencia de potencial también se define como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico, sobre una partícula cargada, para moverla de un lugar a otro. Se puede medir con un voltímetro.^[]

En el Sistema Internacional de Unidades, la diferencia de potencial se mide en voltios    (V), al igual que el potencial.

La tensión es independiente del camino recorrido por la carga, y depende exclusivamente del potencial eléctrico de los puntos A y B en el campo.

Si dos puntos que tienen una diferencia de potencial se unen mediante un conductor, se producirá un flujo de electrones. Parte de la carga que crea el punto de mayor potencial se trasladará a través del conductor al punto de menor potencial y, en ausencia de una fuente externa (generador), esta corriente cesará cuando ambos puntos igualen su potencial eléctrico (ley de Henry). Este traslado de cargas es lo que se conoce como corriente eléctrica.

Cuando se habla sobre una diferencia de potencial en un sólo punto, o potencial, se refiere a la diferencia de potencial entre este punto y algún otro donde el potencial sea cero.

La suma algebraica de los voltajes alrededor de cualquier trayectoria cerrada en un circuito es cero.           

v₁ + v₂ + v₃ + v₄ = 0

Un método útil para evitar errores al escribir las ecuaciones consiste en recorrer mentalmente la trayectoria cerrada en el sentido de las manecillas del reloj y escribir directamente el voltaje de cada elemento de acuerdo al signo de la terminal que se encuentre primero.

Volt

El voltio se define como la diferencia de potencial a lo largo de un conductor cuando una corriente con una intensidad de un amperio utiliza un vatio de potencia.

El voltio también puede ser definido como la diferencia de potencial existente entre dos puntos tales que hay que realizar un trabajo de 1 julio para trasladar del uno al otro la carga de 1 culombio:

El instrumento de medición para medir voltaje es el voltímetro.

En 1800, como resultado de un desacuerdo profesional sobre la respuesta galvánica propugnada por Luigi Galvani, Alessandro Volta desarrolló su propia pila, que a la postre se convertiría en precursora de la batería, que produjo una corriente eléctrica constante. Volta había determinado la más eficaz manera de utilizar metales para producir electricidad, estos metales eran el zinc y la plata.

En la década de 1880, el Congreso Internacional de electricidad, ahora conocida como Comisión Electrotécnica Internacional (IEC), aprobó el voltio como unidad para medir la fuerza electromotriz. En ese momento, el voltio estaba definido como la diferencia de potencial a través de un conductor eléctrico cuando una corriente de un amperio disipa un vatio de potencia. Antes de la evolución de la tensión de voltaje estándar de Josephson, el voltio se mantenía usando en los laboratorios, especialmente en los que construían baterías. La unidad del SI tiene el nombre de Alessandro Volta, debido a su aporte en esta rama.

Electrón-Volt

 

El electrón comúnmente representado por el símbolo: e⁻, es una partícula subatómica de tipo fermiónico. En un átomo los electrones rodean el núcleo, compuesto únicamente de protones y neutrones.

Los electrones son uno de los tipos más importantes de partículas subatómicas. Los electrones se combinan con protones y (generalmente) con neutrones para crear átomos. Los electrones son mucho más pequeños que los neutrones y protones

Los electrones tienen una masa pequeña respecto al protón, y su movimiento genera corriente eléctrica, aunque dependiendo del tipo de elemento o compuesto en el que se genere, necesitará más o menos energía para provocar esta corriente eléctrica. Estas partículas desempeñan un papel primordial en la química ya que definen las atracciones con otros átomos.

Desde el punto de vista físico, el electrón tiene una carga contraria a la del protón. Sin embargo, por razones históricas -y ventajas en ecuaciones matemáticas-, se dice que el electrón tiene una carga negativa, en el sentido que es contraria a la carga del protón, que se consideraba positiva. Sin embargo, esta elección de signo es totalmente arbitraria.

El voltio o volt (símbolo V), es la unidad derivada del SI para el potencial eléctrico, fuerza electromotriz y el voltaje. Recibe su nombre en honor de Alessandro Volta, quien en 1800 inventó la pila voltaica, la primera batería química.

El voltio se define como la diferencia de potencial a lo largo de un conductor cuando una corriente con una intensidad de un amperio utiliza un vatio de potencia.

El voltio también puede ser definido como la diferencia de potencial existente entre dos puntos tales que hay que realizar un trabajo

En 1800, como resultado de un desacuerdo profesional sobre la respuesta galvánica propugnada por Luigi Galvani, Alessandro Volta desarrolló su propia pila, que a la postre se convertiría en precursora de la batería, que produjo una corriente eléctrica constante. Volta había determinado la más eficaz manera de utilizar metales para producir electricidad, estos metales eran el zinc y la plata.

En la década de 1880, el Congreso Internacional de electricidad, ahora conocida como Comisión Electrotécnica Internacional (IEC), aprobó el voltio como unidad para medir la fuerza electromotriz. En ese momento, el voltio estaba definido como la diferencia de potencial a través de un conductor eléctrico cuando una corriente de un amperio disipa un vatio de potencia. Antes de la evolución de la tensión de voltaje estándar de Josephson, el voltio se mantenía usando en los laboratorios, especialmente en los que construían baterías. La unidad del SI tiene el nombre de Alessandro Volta, debido a su aporte en esta rama.