Diferencia de Potencial y Potencial eléctrico

Diferencia de potencial:-

La diferencia de potencial entre dos puntos cualesquiera  A y B  es igual al trabajo por unidad de carga positiva que realizan fuerzas eléctricas al mover una carga de prueba desde el punto A al B. La diferencia de potencial también recibe los nombres de voltaje y de tensión. la diferencia de potencial es una magnitud escalar. La diferencia de potencial entre dos puntos se puede determinar si se conoce el potencial de cada uno y se obtiene su diferencia.

Los científicos que aportaron ideas al tema de diferencia de potencial fueron:

Alessandro Volta inventa la primera pila gracias a los estudios realizados sobre la diferencia de potencial existente en la superficie de contacto de dos metales distintos.

Joseph Henry observó que, si un conductor se mueve perpendicularmente a un campo magnético, aparece una diferencia de potencial entre los extremos del conductor.

La expresión matemática que define el concepto de diferencia de potencial es:

V A - V B = ΔE P q

En la expresión anterior:

VA - VB: es la diferencia de potencial entre los puntos A y B.

ΔEP: es la energía potencial ganada o perdida por la carga q.

q: es la carga eléctrica que adquiere o pierde energía potencial.

Mediante ejercicios demostrar la aplicación de la diferencia de potencial y potencial eléctrico producido por cargas puntuales.

Diferencia de potencial:

1.-Entre una nube de tormenta y el suelo hay una diferencia de potencia de 108 v. calcular la energía de un rayo si se descargan 40 C entre la nube y el suelo. Expresa el resultado en ev.

E = q. ΔV = 40 . 108 = 4.109 J

Energía en eV = 4.109/1,6.10-19 = 2,5.1028 eV

Potencial eléctrico producido por cargas puntuales:

1.- Una carga de prueba se mueve del punto A al B como se ve en la figura siguiente. Calcular:

a) La diferencia de potencial VAB, si la distancia del punto A a la carga Q de 4 μC es de 20 cm y la distancia del punto B a la carga Q es de 40 cm.

b) El valor del trabajo realizado por el campo eléctrico de la carga Q al mover la carga de prueba cuyo valor es de 9 nC desde el punto A al B.

Solución:

a) Para sacar la diferencia de potencial entre los puntos A y B, determinamos primero el potencial en A y en B:

VA = kQ/ rA

VA = 9 x 109 Nm2/C2. x 4 x 10-6 C

                0.2 m

VA = 1.8 x 105 V.

VB = kQ /rB

VB = 9 x 109 Nm2/C2. x 4 x 10-6 C

               0.4 m

VB = 0.9 x 105 V.

Por lo tanto la diferencia de potencial VAB, es igual a:

VAB= VA – VB = 1.8 x 105 V-0.9 x 105 V = 0.9 x 105 V.

b) El trabajo realizado por el campo eléctrico de la carga Q para mover del punto A al B a la carga de prueba q es:

TA →B = q (VA – VB ) = 9 x 10-9 C x 0.9 x 105 V =  8.1 x 10-4 Joules.