La Física moderna (1889-03-01 00:00:00), página 2

por Gauss (1), aunque la introdujo por primera vez Green (2) en el estudio de la electricidad, designándola con el nombre de función potencial (3).

Veamos cómo se explica esta nueva función.

Supongamos un cuerpo electrizado muy pequeño, aislado completamente en el espacio. Sabemos que este cuerpo ejerce acción á distancia sobre otros cuerpos electrizados, por lo cual puede admitirse que el espacio que le rodea sufre alteración; tanto es así, que si colocásemos una pequeña cantidad eléctrica de la misma especie que la del conductor, positiva, por ejemplo, sería rechazada hasta una distancia tal que la fuerza repulsiva se anule, es decir, hasta el infinito; pues se supone que el segundo cuerpo está formado solamente de electricidad.

En este transporte de electricidad se ha efectuado indudablemente un trabajo, que será igual al que emplearíamos al traer desde el infinito hasta el punto de partida la pequeña masa eléctrica (4). El potencial no es otra cosa que dicho trabajo, y se define así: el potencial de un cuerpo electrizado con relación á un punto del espacio es el número de unidades de trabajo que se necesita gastar para traer desde el infinito al punto que se considera la unidad de electricidad.

Es indudable que este trabajo será tanto mayor cuanto más próximo del cuerpo electrizado esté el punto que se considera, siendo el mayor cuando esté en la misma superficie del cuerpo. Así, en cada punto del espacio el potencial tendrá un valor, tanto más grande cuanto menor sea la distancia del punto al cuerpo.

También aumentará el valor del potencial con la carga eléctrica del cuerpo electrizado, pues en este caso, como en el anterior, aumenta la fuerza eléctrica y se necesita mayor esfuerzo para contrarrestarla. Así, si al cuerpo se le da una carga 2, 3, 4... veces mayor, el potencial será 2, 3, 4... veces mayor.

Si las cargas eléctricas traídas desde el infinito, ó bien de cualquier otro punto en que la fuerza repulsiva sea nula, se depositaran sobre el conductor, estarán siempre dispuestas á ser rechazadas, pero mientras exista un obstáculo ese trabajo sólo estará en reserva; es decir, el conductor irá almacenando energía potencial, ó lo que es lo mismo, adquirirá la facultad de realizar un trabajo.

La dirección que sigue la masa eléctrica, rechazada por el cuerpo electrizado, se llama línea de fuerza. Esta trayectoria, como hemos dicho, terminará cuando la fuerza que la rechace sea nula; es decir, en el infinito ó hasta que encuentre una superficie electrizada negativamente, en cuyo caso la atraerá, ó bien hasta que depositada en un cuerpo como la tierra, desaparezca por completo. Cualquier carga eléctrica que se le comunique á la tierra se anula, pues no se modifica su estado eléctrico: por esta razón se puede tomar la tierra como origen, sin que ejerza allí acción alguna la fuerza.

El espacio en que obra ó ejerce su acción el cuerpo electrizado, se llama campo eléctrico. Esta acción se manifestará también en todos los puntos de la superficie del cuerpo electrizado , pues en cualquiera de ellos obrarán las fuerzas resultantes de los demás, y obligarán á moverse á la electricidad que allí exista, originándose lo que se llama corriente eléctrica; pero este movimiento cesará en cuanto se equilibren todas las fuerzas, ó lo que es lo mismo, cuando todos los puntos tengan igual potencial. Cuando esto sucede se generaliza la palabra, y se le llama potencial del conductor.

Importa hacer notar que este fenómeno se verificará solamente, tal como se ha explicado, en un cuerpo conductor, ó sea en cuerpos en los cuales pueda circular libremente la electricidad; pues en los cuerpos aisladores ó malos conductores pueden estar dos puntos con potenciales diferentes, por oponerse las propiedades aisladoras de la sustancia á que pase la electricidad de un punto á otro.

Podemos ya explicarnos los fenómenos que nos han servido de punto de partida para el estudio del potencial: explicación que nos servirá también para comprender cuánto facilita este nuevo elemento el estudio de los fenómenos eléctricos.

En la primera experiencia que citamos, se consideraban dos conductores aislados, puestos en comunicación por medio de un alambre, formándose así un solo conductor. Si los dos cuerpos están al mismo potencial, no se producirá movimiento eléctrico á través del alambre; pero si no lo estuvieran se producirá una corriente eléctrica desde el conductor que tiene mayor potencial al otro, y no cesará la corriente hasta que ambos cuerpos estén al mismo potencial.

En la segunda experiencia se ponían en contacto dos esferas electrizadas. En este caso, si bien no se manifestaba cantidad de electricidad en ciertos puntos, sin embargo, se vio que existía equilibrio eléctrico en todos los puntos, lo cual se comprende ahora, pues formándose un solo conductor tienen que estar todos sus puntos al mismo potencial. La causa á que se debe no exista carga eléctrica en el punto de contacto, puede explicarse fácilmente. En efecto: el potencial de un cuerpo no depende solamente de su carga eléctrica, sino que también se debe á la presencia de otras cargas. Así, el punto a (fig. 4.º) de contacto de la esfera de la derecha, como más próximo á la otra esfera , recibirá por parte de esta última mayor potencial que el b, que está más alejado; por lo tanto, si este último punto ha de tener el mismo potencial que el a, su carga será mayor: el mismo raciocinio puede aplicarse á los demás puntos. Resulta, pues, que la electricidad no puede distribuirse por igual en toda la superficie, y habrá un mínimo de carga en los puntos de contacto y un máximo en los opuestos.

Por último, en la tercera experiencia se tenía que una misma esfera electrizada por otra más grande, podía recibir cargas distintas según que estuvieran en contacto, ó comunicando por medio de un alambre.

En el primer caso, las dos esferas en contacto forman un solo conductor , y acabamos de ver que el potencial de la esfera pequeña se deberá no sólo á la carga eléctrica que la misma posee, sino también á la influencia que ejerce la carga de la otra esfera,

(1) Carlos Federico Gauss—1777-1855.—Es el inventor del magnetómetro bifilar.
(2) Jorge Green.—1793-1841.—Matemático inglés.
(3) E. Jacquez.—Diccionario de Electricidad y Magnetismo.
(4) En la explicación de las leyes de Coulomb, así como en la de estos fenómenos relativos al potencial, hay que conocer las cantidades de fluido que obran entre los elementos como formadas únicamente de masas eléctricas.