1.5. Diferencia de potencial

Es el trabajo que tiene que realizar una fuerza externa para mover una carga unitaria desde un punto a otro. Matemáticamente lo podemos expresar de la siguiente forma:
UA - UB = W / Q
La diferencia de potencial se mide en voltios, por tanto, podemos decir que en un campo eléctrico existe una diferencia de potencial de 1 voltio cuando empleamos 1 julio para mover una carga de 1 culombio.

De la expresión anterior podemos deducir:
  • Si la carga Q es positiva y UA > UB implica que el trabajo realizado por las fuerzas del campo es positivo, la carga se desplaza desde el punto A al B de forma espontánea. Sin embargo si UA<UB el trabajo es negativo, eso implica que para trasladar una carga desde A hasta B hay que realizar una fuerza contra el campo.
  • Si la carga es negativa lo anterior se invierte.
  • Si los potenciales UA y UB son iguales no se realiza trabajo.
Las cargas positivas se desplazan desde el punto de mayor potencial al de menor potencial.

Imagen 9. Una carga de prueba se mueve desde A hasta B en el campo de carga q siguiendo
una de dos trayectorias. Las flechas muestran a E en tres puntos de la trayectoria II
Fuente: Wikipedia Licencia: Creative Commons

En un campo eléctrico, creado por una carga puntual la diferencia de potencial entre dos puntos A y B que están a una distancia dA y dB viene dada por:


 

Si en lugar de tener una carga puntual, tenemos varias cargas, el potencial total será igual a la suma de cada una de las cargas. Esto es lo que se denomina, como hemos visto antes, principio de superposición.

AV - Pregunta Verdadero-Falso
Indica la opción correcta:


1. La diferencia de potencial se mide en culombios.

Verdadero Falso


2. Cuando la diferencia de potencial es cero, el trabajo para mover una carga es cero.

Verdadero Falso


3. Cuando varias cargas crean un campo, el potencial es igual a la suma de los potenciales debidos a cada carga.

Verdadero Falso
Icono de iDevice Ejemplo o ejercicio resuelto
Para trasladar una carga de 3 culombios desde un punto A de un campo eléctrico cuyo potencial es de 25 voltios a otro punto B, es necesario realizar contra las fuerzas del campo un trabajo de 15 Julios. Calcular el potencial eléctrico del punto B.
Lo mas importante es darse cuenta de que el trabajo es negativo, piensa que es contra el campo.

Icono IDevice Ejemplo o ejercicio resuelto

Resuelve el siguiente ejercicio:

Dos cargas puntuales de 20 nC y - 21 nC distan entre sí 4 cm. Suponiendo que estamos en el vacío y la distribución es la de la figura

 

Calcular:
a) Potencial eléctrico en el punto P
b) Trabajo necesario para mover una carga de 3 µC desde P hasta el punto medio entre Q1 y Q2