Potencial eléctrico

O potencial eléctrico (V) nun punto é o traballo que se debe realizar para mover unha carga eléctrica unitaria q desde ese punto até o infinito, onde o potencial é cero. Dito doutra forma é o traballo que debe realizar unha forza externa para traer unha carga unitaria q desde o infinito ata o punto considerado en contra da forza eléctrica.
Matematicamente exprésase por: V
W q {\displaystyle V
{\frac {W}{q}}\, \! } onde V é o potencial en Volts, W o traballo en Joules e q a carga en Coulombs Lei de Coulomb
Considérese unha carga de proba positiva, coa cal se explora un campo eléctrico. Para tal carga de proba q 0 {\displaystyle q_{0}\, \! } localizada a unha distancia r dunha carga q, a enerxía potencial electrostática mutua é: U
K q 0 q r {\displaystyle U
K{\frac {q_{0}q}{r}}\, \! } De xeito equivalente, o potencial eléctrico é V
U q 0 {\displaystyle V
{\frac {U}{q_{0}}}\, \! }
K q r {\displaystyle K{\frac {q}{r}}\, \! } Para obter o potencial eléctrico dun punto, colocase nel unha carga de proba q e mídese a enerxía potencial adquirida por ela. Esa enerxía potencial é proporcional ao valor de q. Por tanto, o cociente entre a enerxía potencial e a carga é constante. Ese cociente chámase potencial eléctrico do punto. Pode ser calculado pola expresión: V
E p q {\displaystyle V {\frac {E_{p}}{q}}\, }, onde V {\displaystyle V\, } é o potencial eléctrico, E p {\displaystyle E_{p}\, } a enerxía potencial e q {\displaystyle q\, } a carga.
A unidade no S. I. é J/C V (volt)
Por tanto, cando se fala que o potencial eléctrico dun punto L é VL 10 V, enténdese que este punto consegue dotar de 10J de enerxía cada unidade de carga de 1C. Se a carga eléctrica for 3C por exemplo, ela será dotada dunha enerxía de 30J, obedecendo á proporción. Vale lembrar que é preciso adoptar un referencial para tal potencial eléctrico. É unha rexión que se encontra moi distante da carga, localizada no infinito. Potencial eléctrico debido a unha carga puntiforme
Para calcular o potencial eléctrico debido a unha carga puntiforme úsase a fórmula: V
K Q d {\displaystyle V
{\frac {K\, Q}{d}}}, sendo d {\displaystyle d\, } en metros, K {\displaystyle K\, } é a constante dieléctrica do medio e Q {\displaystyle Q\, } a carga xeradora.
Como o potencial é unha cantidade lineal, o potencial xerado por varias cargas é a suma alxébrica dos potenciais xerados por cada unha delas como se estivesen soas: V L
K Q 1 d 1 + K Q 2 d 2 + K Q 3 d 3 + K Q 4 d 4 + K Q 5 d 5 {\displaystyle V_{L}
{\frac {K\, Q_{1}}{d_{1}}}+{\frac {K\, Q_{2}}{d_{2}}}+{\frac {K\, Q_{3}}{d_{3}}}+{\frac {K\, Q_{4}}{d_{4}}}+{\frac {K\, Q_{5}}{d_{5}}}} Superficie equipotencial
Cando unha carga puntiforme está illada no espazo, xera un campo eléctrico ó seu redor. Calquera punto que estiver a unha mesma distancia desa carga posuirá o mesmo potencial eléctrico. Por tanto, aparece aí unha superficie equipotencial esférica. Podemos tamén encontrar superficies equipotenciais no campo eléctrico uniforme, onde as liñas de forza son paralelas e equidistantes. Nese caso, as superficies equipotenciais localízanse perpendicularmente ás liñas de forza (mesma distancia do referencial). O potencial eléctrico e distancia son inversamente proporcionais, por tanto o gráfico cartesiano Vxd é unha asíntota.
Nótase que, percorrendo unha liña de forza no seu sentido, encontramos potenciais eléctricos cada vez menores.
Vale aínda lembrar que o vector campo eléctrico é sempre perpendicular á superficie equipotencial, e consecuentemente a liña de forza que o tanxencia tamén. V A
V B
V C
V {\displaystyle V_{A}
V_{B}
V_{C}
V\, } Potencial eléctrico no electromagnetismo
No electromagnetismo, potencial eléctrico ou potencial electrostático é un campo equivalente á enerxía potencial asociada a un campo eléctrico estático dividida pola carga eléctrica dunha partícula proba. A unidade de medida do SI para o potencial é o volt. Como un bo potencial, só diferenzas de potencial eléctrico posúen significado físico.
O potencial eléctrico xerado por unha carga puntual q {\displaystyle q\, } a unha distancia r {\displaystyle r\, } é, a menos dunha constante arbitraria, dado por: ϕ E
q 4 π ϵ 0 r {\displaystyle \phi _{\mathbf {E} }
{\frac {q}{4\pi \epsilon _{0}r}}}