C A P Í T U L O
Potencial eléctrico
3 3.1
Diferencia de potencial y potencial eléctrico
3.2
Diferencia de potencial en un campo eléctrico uniforme
3.3
Potencial eléctrico y energía potencial debidos a cargas puntuales
3.4
Obtención del valor del campo eléctrico a partir del potencial eléctrico
3.5
Potencial eléctrico debido a distribuciones de carga continuas
3.6
Potencial eléctrico debido a un conductor con carga
3.7
Experimento de la gota de aceite de Millikan
3.8
Aplicaciones de la electrostática
Los procesos que suceden durante las tormentas eléctricas generan grandes diferencias de potencial eléctrico entre una nube y la tierra. El resultado son las descargas eléctricas conocidas como relámpagos, igual que aparece aquí. Observe a la izquierda que un canal descendente de rayos (una guía escalonada) está a punto de entrar en contacto con un canal que sube de la tierra (un retorno fulminante). (Costazzurra/ Shutterstock.com)
En el capítulo 1 vinculamos nuestro nuevo estudio del electromagnetismo a nuestros estudios anteriores de la fuerza. Ahora hacemos un nuevo enlace a nuestras investigaciones anteriores en energía. El concepto de energía potencial fue analizado en el capítulo 7 de la obra completa en relación con algunas fuerzas conservativas, como la fuerza gravitacional y la fuerza elástica ejercidas por un resorte. Al aplicar la ley de conservación de energía, es posible evitar el trabajar directamente con fuerzas al resolver diferentes problemas de mecánica. Además, el concepto de energía potencial es de gran valor para el estudio de la electricidad. Ya que la fuerza electrostática es conservativa, los fenómenos de esta clase pueden describirse de manera conveniente en términos de una energía potencial eléctrica. Esta idea permite definir una cantidad escalar conocida como potencial eléctrico. Ya que el potencial eléctrico en un punto cualquiera de un campo eléctrico es una cantidad escalar, es posible aplicar esto para describir los fenómenos electrostáticos de una manera más simple que si tuviera que depender sólo del campo eléctrico y las fuerzas eléctricas. El concepto de potencial eléctrico tiene un gran valor práctico en la operación de circuitos eléctricos y aparatos que estudiará en capítulos posteriores.
3.1
Diferencia de potencial y potencial eléctrico S
Cuando se coloca una carga q en un campo eléctrico E producido por alguna distribución de carga fuente, el modelo de una partícula en un campo nos dice que hay una
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