La energía potencial eléctrica o energía potencial electrostática es uno más de los tipos de energía potencial que existen. Más sobre la energía potencial – tiposdeenergia.online/potencial/, también puedes conocer qué es la energía potencial química o saber todo acerca de la potencial elástica.
Este texto pretende abordar cuestiones esenciales como el modo en que la empleamos, las aplicaciones prácticas que de ella se obtienen y la forma en la que afecta a nuestras vidas.
- 1 ENERGÍA POTENCIAL ELÉCTRICA: Todo lo que necesitas saber
Qué es la energía potencial eléctrica
La energía potencial eléctrica es aquella energía que posee su carga eléctrica dada su posición en relación con otra u otras cargas eléctricas. El movimiento de las cargas eléctricas se debe a esta energía
Las cargas eléctricas pueden tener una carga positiva, como un protón o una carga negativa, como un electrón
Las cargas eléctricas opuestas, tanto positivas como negativas, se atraen, del mismo modo que la Tierra atrae a una pelota
Las cargas iguales se repelen, como pueda ser el caso de dos cargas positivas o dos cargas negativas
Si tienes una pelota con masa m y la elevas a una altura cualquiera, le estarás aumentando la energía potencial gravitatoria. Obtén más información de esta clase de energía aquí.
Esto es así tanto porque tienes que usar la energía de tus músculos para hacerlo como porque, una vez que sueltas la pelota, cae al suelo y su potencial gravitatoria se libera nuevamente, pero esta vez en forma de energía cinética (velocidad)
El incremento de velocidad (energía cinética) se corresponde con la pérdida de energía potencial (altura)
En qué consiste la energía potencial electrostática
La potencial electrostática es similar pero en lugar de masas cuenta con cargas eléctricas
En vez de levantar una pelota en el campo gravitacional de la Tierra, se mueve una carga eléctrica cuando está en el campo eléctrico de otra carga
Del mismo modo que la pelota cae porque se encuentra dentro del campo gravitacional de la Tierra, la carga eléctrica lo hace porque se encuentra dentro del campo eléctrico de otra carga
Al separar o unir dos cargas eléctricas una distancia (como pueda ser un radio r) en el interior de sus campos eléctricos, se le están quitando o dando a las cargas eléctricas potencial eléctrico, una respecto a la otra
Cuando estas cargas se sueltan, se atraen o se repelen, liberando esa energía eléctrica que han adquirido. Sería algo parecido a lo que ocurre con dos imanes, si bien en el caso de los imanes estaríamos hablando de energía magnética
Un cuerpo que posee carga eléctrica puede tener carga positiva o negativa, como un electrón la tiene negativa y un protón la tiene positiva
En el caso de que un cuerpo tenga carga eléctrica genera una región de espacio en su entorno (campo eléctrico) en el que, de introducir otra carga eléctrica, la misma se verá afectada por la primera
Imaginemos que en una figura con una carga positiva introducimos otra carga. Esta última carga se vería necesariamente afectada por la carga eléctrica positiva de la figura, creándose una región que recibe el nombre de campo eléctrico de la carga +
Cualquier carga que vayamos a introducir en el campo de la carga +, se va a ver sometida a una fuerza que se deberá al campo eléctrico de esta carga
Esta fuerza va a ser mayor cuanto más cerca se encuentre una carga de la otra, o sea, va a depender de la posición en el interior del campo eléctrico
¿A qué te suena? Sin duda eso pasa con la energía potencial, que depende de la posición
La dirección de la fuerza a la que se verá sometida la carga que pongamos dentro del campo eléctrico va a depender del tipo de carga de que se trate
Si las cargas son iguales su fuerza hará que se repelan y se separen, mientras que si las cargas son distintas, su fuerza hará que se atraigan y se unan
No en vano… ¿quién no conoce la frase de que los polos opuestos se atraen?
En resumen: el tamaño de la fuerza va a depender de la posición dentro del campo, si bien la dirección de la fuerza va a depender del tipo que sean, es decir, iguales o diferentes. No olvides que las fuerzas se representan por medio de vectores
Cómo se mide la energía potencial de tipo eléctrico
- La potencial electrostática es un tipo de energía potencial que se mide en Julios y que resulta de la fuerza de Coulomb, estando asociada a la configuración particular de un conjunto de cargas puntuales en un sistema definido
- La energía potencial eléctrica que posee una carga puntual q1 en presencia de otra carga puntual q2, encontrándose separadas a cierta distancia puede calcularse con la siguiente fórmula:
Ep = K.q1.q2r
Dónde:
- Ep representa la energía potencial eléctrica
- K representa la constante de la ley de Coulomb
- q1 y q2 representan los valores de las dos cargas puntuales, que se miden en Culombios (C)
- r representa la distancia que las separa medida en metros (m)
La potencial electrostática puede ser positiva siempre que las cargas contengan el mismo signo o negativa si las cargas contienen signos diferentes
El trabajo realizado por la fuerza externa al alejarlas, provoca la adquisición de energía potencial por las cargas
En el caso de que las soltemos, la fuerza eléctrica será la encargada de acercarlas, realizando para ello un trabajo que consumirá una parte o la totalidad de la energía potencial que contienen
Resulta fundamental no confundir la potencial eléctrica con otros términos similares como el potencial eléctrico
Qué es el potencial eléctrico
En electricidad, suele ser más conveniente el uso de la energía potencial electrostática por unidad de carga, que recibe la denominación de potencial eléctrico, o sea, la energía potencial pero por cada unidad de carga, o lo que es lo mismo, por cada coulomb
¡Importante! La unidad de carga no es el electrón, es el coulomb
Se puede definir el potencial eléctrico en un punto de un campo eléctrico como la energía potencial electrostática que posee la unidad de carga positiva que se sitúa en ese punto
Si en la fórmula de la potencial electrostática ponemos el valor de 1C a la carga que introducimos en el campo, hallaremos la fórmula del potencial eléctrico que no es otra que:
U = K x (q/r)
Dónde:
- q es la carga que produce el campo
Fórmula de la energía potencial electrostática
La potencial electrostática de una carga que se sitúa en una posición A equivale al trabajo que realiza una fuerza externa para trasladar dicha carga desde el infinito hasta la mencionada posición A, o lo que sería lo mismo, el opuesto del trabajo realizado por la fuerza eléctrica para llevarla desde el infinito hasta la posición A.
EpA = Wf(∞→A) = −We(∞→A)
Energía potencial eléctrica para niños
Que los pequeños de la casa adquieran nociones de energía desde sus primeros años e, incluso, puedan realizar experimentos con la misma bajo la debida supervisión de un adulto, puede resultar muy enriquecedor al objeto de ampliar sus conocimientos.
Además, es un modo extraordinario de dotarles de la suficiente información para que en el futuro sean capaces de tomar decisiones responsables en relación con la sostenibilidad del planeta.
No en vano, el destino de la Tierra está en manos de las nuevas generaciones, de modo que concienciar a los niños de las medidas a adoptar es el único modo de que en adelante sepan adoptar decisiones adecuadas al respecto.
Al mismo tiempo, también es interesante que adquieran nociones sobre energías más abstractas como la que acabamos de tratar.
Vídeo de Energía potencial eléctrica
Fuentes y Referencias
