La electricidad es uno de los fenómenos más estudiados en el mundo de la física, sus efectos y aplicaciones son innumerables, desde los rayos y los relámpagos hasta los circuitos eléctricos de los dispositivos electrónicos que usamos a diario. Pero, ¿sabes qué es el potencial eléctrico y cuáles son sus características? En este artículo, vamos a explicar de manera clara y concisa todo lo que necesitas saber sobre este maravilloso fenómeno.
¿Qué es el potencial eléctrico?
El potencial eléctrico es una magnitud física utilizada para medir la energía potencial por unidad de carga de la unidad. En otras palabras, es la energía que se requiere para mover una carga eléctrica positiva desde un punto A a un punto B en un campo eléctrico.
El potencial eléctrico se mide en voltios y joules, y su unidad es el voltio. Esta magnitud es fundamental para entender cómo se comportan las cargas eléctricas en un campo eléctrico.
Características del potencial eléctrico
Campo conservativo
El potencial eléctrico parte de la idea de campo conservativo, que se refiere a un campo que siempre cumple la ley de conservación de la energía. Este principio establece que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma. De esta manera, el trabajo necesario para mover una carga eléctrica positiva de un punto a otro en un campo eléctrico es siempre el mismo.
Potenciales de Liénard-Wiechert
Si se trabaja con cargas en movimiento, se requiere apelar a potenciales de Liénard-Wiechert. Estos potenciales son utilizados para describir el campo eléctrico de una carga eléctrica en movimiento. En otras palabras, describen cómo la presencia de una carga eléctrica afecta a otras cargas en movimiento en su entorno.
Relación con los circuitos eléctricos
En un circuito eléctrico, el potencial eléctrico en un punto refleja la energía que tienen las unidades de carga al pasar por ese punto. Su pérdida de energía se manifiesta en distintas formas de trabajo.
Diferencia de potencial eléctrico
La diferencia de potencial eléctrico se representa con Joule / Coulomb y equivale a 1 voltio. Es el trabajo que hay que realizar por unidad de carga positiva para transportarla de un punto del campo eléctrico a otro.
Electrónvoltio
La energía adquirida por un electrón al trasladarse a lo largo de una diferencia de potencial eléctrico de 1 voltio se denomina electrónvoltio (eV). En algunos casos, se utilizan unidades más grandes como kiloelectronvoltio (keV), megaelectronvoltio (MeV) o gigaelectronvoltio (GeV).
Como adjetivo y tipo de magnitud
El concepto de potencial eléctrico puede utilizarse también como adjetivo y como tipo de magnitud que indica cambios en otras magnitudes distintas. Por ejemplo, dentro de la fórmula para calcular la energía potencial eléctrica, el potencial eléctrico se usa para indicar la diferencia de energía entre dos puntos en un campo eléctrico.
Término eléctrico
El término eléctrico se usa para describir algo que dispone o transmite electricidad, o que funciona gracias a ella. Por ejemplo, podemos referirnos a un motor eléctrico o a un enchufe eléctrico.
Funcionamiento del potencial eléctrico
El potencial eléctrico se define como la energía potencial electrostática que una carga adquiriría si se situara en ese punto. En otras palabras, el potencial eléctrico en un punto es la cantidad de trabajo que se necesita para mover una carga eléctrica positiva desde el infinito hasta ese punto.
La superficie equipotencial es el lugar geométrico de los puntos donde el valor del potencial eléctrico es el mismo.
Energía potencial eléctrica
La energía potencial eléctrica de una carga situada en un punto se puede determinar a partir del valor del potencial eléctrico en ese punto.
Carga puntual
Una carga puntual es capaz de crear un campo eléctrico a su alrededor, y el potencial eléctrico en un punto del campo eléctrico creado por una carga puntual se determina a partir de la constante de Coulomb, la carga puntual y la distancia entre la carga y el punto donde se mide el potencial.
Superposición de potenciales
Si el campo eléctrico es creado por varias cargas puntuales, el potencial eléctrico en un punto sigue el principio de superposición, lo que significa que el potencial en un punto es la suma de los potenciales creados por todas las cargas en ese punto.
Trabajo del campo eléctrico
La diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos A y B de un campo eléctrico es el opuesto del trabajo realizado por el campo eléctrico para trasladar una unidad de carga positiva desde el punto A al B.
Superficies equipotenciales
Las superficies equipotenciales son el lugar geométrico de los puntos que están a un mismo potencial y constituyen una forma de describir completamente un campo eléctrico.
En un conductor en equilibrio, todos los puntos están al mismo potencial, y la superficie del conductor es una superficie equipotencial.
¿Cómo se mide el potencial eléctrico?
El potencial eléctrico se mide en voltios y se define como la relación entre la energía potencial eléctrica y la cantidad de carga que se mueve a través de un circuito.
Un voltio es el símbolo V y su fórmula dimensional es [V]=[M].[L]2.[T]-3.[I]-1.
Para medir el potencial eléctrico, se utiliza un multímetro, un instrumento que mide diferentes parámetros eléctricos, incluyendo el voltaje.
Conclusión
El potencial eléctrico es una magnitud física esencial para entender el comportamiento de las cargas eléctricas en un campo eléctrico. El potencial eléctrico es la energía que se necesita para mover una carga eléctrica de un punto a otro en un campo eléctrico.
Sus características, desde el concepto de campo conservativo, la relación con circuitos eléctricos, las superficies equipotenciales, entre otras, son de vital importancia para su correcta aplicación en diferentes campos de la física y la tecnología.
Esperamos que este artículo haya sido de ayuda para entender qué es el potencial eléctrico y cuáles son sus características principales.
