Diferencia entre revisiones de «Potencial eléctrico»
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Considérese una carga de prueba positiva <math>q_0 \,\!</math> en presencia de un campo eléctrico y que se traslada desde el punto '''A''' al punto '''B''' conservándose siempre en equilibrio. Si se mide el trabajo que debe hacer el agente que mueve la carga, la ''diferencia de potencial eléctrico'' se define como:
<center><math>V_B - V_A= \frac {W_{AB}}{q_0} \,\!</math></center>
mover la carga de prueba <math>q_0 \,\!</math> desde el infinito al punto en cuestión.▼
El trabajo <math>W_{AB} \,\!</math> puede ser positivo, negativo o nulo. En estos casos el potencial eléctrico en '''B''' será respectivamente mayor, menor o igual que el potencial eléctrico en '''A'''. La unidad en el SI para la diferencia de potencial que se deduce de la ecuación anterior es '''Joule/Coulomb''' y se representa mediante una nueva unidad, el '''voltio''', esto es: '''1 voltio = 1 joule/coulomb'''.
Un [[electronvoltio]] (''eV'') es la energía adquirida para un electrón al moverse a través de una diferencia de potencial de 1 V, 1 eV = 1,6x10<sup>-19</sup> J. Algunas veces se necesitan unidades mayores de energía, y se usan los kiloelectronvoltios (keV), megaelectronvoltios (MeV) y los gigaelectronvoltios (GeV). (1 keV=10<sup>3</sup> eV, 1 MeV = 10<sup>6</sup> eV, y 1 GeV = 10<sup>9</sup> eV).
Aplicando esta definición a la teoría de circuitos y desde un punto de vista más intuitivo, se puede decir que el potencial eléctrico en un punto de un circuito representa la energía que posee cada unidad de carga al paso por dicho punto. Así, si dicha unidad de carga recorre un circuito constituyendóse en corriente eléctrica, ésta irá perdiendo su energía (potencial o voltaje) a medida que atraviesa los diferentes componentes del mismo. Obviamente, la energía perdida por cada unidad de carga se manifestará como trabajo realizado en dicho circuito (calentamiento en una resistencia, luz en una lámpara, movimiento en un motor, etc.). Por el contrario, esta energía perdida se recupera al paso por fuentes generadoras de tensión. Es conveniente distinguir entre potencial eléctrico en un punto (energía por unidad de carga situada en ese punto) y corriente eléctrica (número de cargas que atraviesan dicho punto por segundo).
Usualmente se escoge el punto '''A''' a una gran distancia (en rigor el infinito) de toda carga y el potencial eléctrico <math>V_A \,\!</math> a esta distancia infinita recibe arbitrariamente el valor cero. Esto permite definir ''el potencial eléctrico en un punto'' poniendo <math>V_A =0 \,\!</math> y eliminando los índices:
<center><math>V=\frac {W}{q_0} \,\!</math></center>
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Obsérvese que la igualdad planteada depende de que se da '''arbitrariamente''' el valor cero al potencial <math>V_A \,\!</math> en la posición de referencia (el infinito) el cual hubiera podido escogerse de cualquier otro valor así como también se hubiera podido seleccionar cualquier otro punto de referencia.
También es de hacer notar que según la expresión que define el potencial eléctrico en un punto, el potencial en un punto cercano a
Por último, el potencial eléctrico queda definido como un escalar porque <math>W \,\!</math> y <math>q_0 \,\!</math> son escalares.
Tanto <math>W_{AB} \,\!</math> como <math>V_B-V_A \,\!</math> son independientes de la trayectoria que se siga al mover la carga de prueba desde el punto '''A''' hasta el punto '''B'''. Si no fuera así, el punto '''B''' no tendría un potencial eléctrico único con respecto al punto '''A''' y el concepto de potencial sería de utilidad restringida.
[[Imagen:Trabajo2.PNG|framed|<center>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</center>]]
Es posible demostrar que las diferencias de potencial son independientes de la trayectoria para el caso especial representado en la figura. Para mayor simplicidad se han escogido los puntos '''A''' y '''B''' en una recta radial.
Una carga de prueba puede trasladarse desde '''A''' hacia '''B''' siguiendo la
La trayectoria II puede considerarse equivalente a una trayectoria quebrada formada por secciones de arco y secciones radiales alternadas. Puesto que estas secciones se pueden hacer tan pequeñas como se desee, la trayectoria quebrada puede aproximarse a la trayectoria II tanto como se quiera. En la trayectoria II el agente externo hace trabajo solamente ''a lo largo de las secciones radiales'', porque a lo largo de los arcos, la fuerza <math>\vec F \,\!</math> y el corrimiento <math>\vec dl \,\!</math> son perpendiculares y en tales casos <math>\vec F \, d\vec l \,\!</math> es nulo. La suma del trabajo hecho en los segmentos radiales que constituyen la trayectoria II es el mismo que el trabajo efectuado en la trayectoria I, porque cada trayectoria está compuesta del mismo conjunto de segmentos radiales. Como la trayectoria II es arbitraria, se ha demostrado que el trabajo realizado es el mismo para todas las trayectorias que unen '''A''' con '''B'''.
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