Energía potencial eléctrica

    El concepto de energía potencial eléctrica está relacionado con el trabajo (entendido como magnitud física) que puede realizarse en relación con la presencia de una carga eléctrica en el espacio. Así, supóngase una carga eléctrica positiva, q, y otra, también positiva, q’, sometida al campo eléctrico creado por la primera, de intensidad E. La fuerza que ese campo ejerce sobre la segunda carga es:

    F’ = E · q

    Al ser repulsivo, el efecto será el de un alejamiento de q’ con respecto a q. Por tanto, si se deseara mover q’ desde un punto A hasta otro B, más cercano a q, habría que ejercer una fuerza, F, que neutralizara a F’. El módulo de dicha fuerza tomaría el valor:

    F = - E · q

    Al moverse sobre la línea que une q y q’, esta fuerza crea un trabajo infinitesimal, dW, que en un espacio diferencial de la distancia entre A y B, dr, vendría dado por:

    dW = F · dr dW = - E · q’ · dr dW = -q

    De esta forma, el trabajo total al trasladar la carga desde A hasta B se expresa matemáticamente como una integral:

    W = -

    Se demuestra que este trabajo es independiente de la trayectoria que siga q’ para acercarse a q. Por otra parte, si la carga q’ estuviese en el infinito, entonces rA = y, en consecuencia , con lo que:

    W =

    Por definición, este trabajo recibe el nombre de energía potencial eléctrica de la carga q’ en un punto, B, del campo. Es, por tanto, el trabajo que hay que realizar para traer dicha carga desde el infinito hasta el mencionado punto.

    En general, si se considera el campo creado por una carga q, la energía potencial de otra carga, q’, situada a la distancia d de la carga creadora del campo es:

    W =

    De lo dicho se deduce que el trabajo que se precisa para trasladar una carga q’ desde un punto hasta otro B, en contra de un determinado campo eléctrico es igual a la diferencia entre sus energías potenciales eléctricas final e inicial.

    En los razonamientos anteriores se ha partido de la base de que las cargas q y q’ son ambas positivas. Si las dos cargas fuesen negativas, la situación sería idéntica. En cambio, si las cargas tienen distinto signo, se conserva la validez de los argumentos, pero habrá que tener presente que para realizar un trabajo contra el campo, el sentido sería el que indica la marcha desde el punto más cercano a la carga creadora del campo al más lejano. Por tanto:

    • W > 0 indica que se realiza trabajo sobre la carga para que ésta se traslade por el campo.

    • W < 0 señala que es el campo el que realiza un trabajo sobre la carga para que ésta pueda moverse.