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Potencial eléctrico

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Potencial eléctrico define la energía de una partícula cargada. Da lugar a la fuerza eléctrica y campo eléctrico y es la base de muchos fenómenos eléctricos.

El término potencial eléctrico se denota por el símbolo griego Φ. Es una cantidad escalar con signo y magnitud. Cualquier cargo crea potencial eléctrico en el espacio alrededor de él. Es diferente del término tensión, aunque ambas estas cantidades físicas se miden en voltios.

Aquí, en primer lugar explicaremos lo que son estos términos, discutir los parámetros que afectan a Φ y luego demuestran la medición del potencial eléctrico alrededor de una esfera cargada.

Como comentamos en la energía y el trabajo video, energía potencial de cualquier objeto de masa m bajo la influencia de la aceleración gravitatoria g es igual a la cantidad de trabajo necesaria para mover el objeto por una altura h del suelo. Matemáticamente, es dada por la fórmula mgh y cuenta con la unidad de julios.

Asimismo, en el campo eléctrico E en una superficie cargada positivamente, la energía potencial eléctrica en un punto específico respecto a un punto de referencia es la cantidad de trabajo necesario para mover una carga de prueba positiva +q desde la referencia hasta ese punto específico. La distancia entre los dos puntos se denota por la letra d. Análogo a la energía potencial gravitatoria, la energía potencial eléctrica es el producto de q, E y dy tiene las unidades de julios.

Entonces, el potencial eléctrico o Φ en ese momento en el campo es la energía potencial eléctrica dividida por 'q', la carga de la carga de la prueba. Por lo tanto, la unidad de Φ es julios por Culombio, AKA voltios.

Ahora, si consideramos otro punto en el campo, tendría un potencial eléctrico diferente; decir Φ0. El diferencia de potencial o Φdiff entre los dos puntos se conoce como voltaje. Este es el concepto detrás de una batería, donde el terminal positivo está a un potencial eléctrico más alto comparado con el polo negativo y la diferencia entre los dos potenciales es el voltaje de la batería.

Volviendo al potencial eléctrico, recordemos que es una cantidad escalar con signo y magnitud. El signo depende de la carga de la fuente. Alrededor de una carga positiva aislada, el potencial es positivo, mientras que alrededor de una carga negativa aislada es negativo.

La magnitud del potencial depende de la Q de la carga de la fuente produce el campo eléctrico, la distancia d de la carga de la fuente y la configuración.

Por ejemplo, el potencial eléctrico en cualquier punto alrededor de una punto de carga o de una esfera positiva uniformemente cargada con carga Q viene dada por esta fórmula. Es evidente que Φ es inversamente proporcional a la distancia de la esfera. Y el gráfico de magnitud potencial eléctrico contra distancia es una parcela cuadrada inversa con el valor potencial eléctrico, acercándose a cero en el infinito.

Esta dependencia en d también indica que todas las ubicaciones en el mismo radio de la esfera cargada tendría el mismo potencial. Esto significa que son equipotencial superficies de forma esférica alrededor de una esfera cargada.

Ahora que hemos explicado los conceptos de diferencia de potencial y potencial eléctrico, vamos a ver cómo validar estos principios experimentalmente usando una esfera cargada.

Este experimento utiliza un generador de Van der Graff para cargar una esfera de metal. Conecte el terminal negativo de un voltímetro al terminal de referencia o tierra del generador. Utilice un cable para conectar el terminal positivo del voltímetro a la punta de una sonda.

Gire la manivela del generador por lo menos 10 veces para cargar la esfera y luego encender el voltímetro y coloque la punta de la sonda de tensión alrededor de medio metro desde el centro de la esfera. Registrar la tensión medida en este lugar.

Mueva la punta de la sonda alrededor de la esfera mientras se mantiene un radio constante de medio metro desde el centro. Durante este tiempo, observar las medidas del voltímetro y observe cómo la lectura permanece constante, lo que indica una superficie esférica equipotencial.

Repita este procedimiento con la punta de la sonda a una distancia de un metro y uno y medio metros desde el centro de la esfera.

La trama del potencial medido versus distancia muestra una curva que disminuye inversamente con la distancia, que valida la relación teórica entre potencial eléctrico y la distancia, para una esfera cargada.

Potencial eléctrico es una de las magnitudes eléctricas más utilizadas y es fundamental para el almacenamiento y la liberación de la energía eléctrica.

Un microscopio electrónico utiliza una alta diferencia de potencial eléctrico para acelerar electrones en un Haz que bombardea la muestra bajo examinación. Estos electrones actúan como una luz en un microscopio óptico, pero con mucho menor longitud de onda y resolución espacial mucho mayor, permitiendo la capacidad de visualizar sub-micron de tamaño estructuras.

Potencial eléctrico es un componente importante de la electroforesis en gel - una técnica de biología molecular utilizada para separar las moléculas grandes, como el ADN, por su tamaño y carga. En esta técnica, material de la muestra se coloca en una placa de gel de agarosa y se aplica una diferencia de potencial eléctrico entre los extremos. En el campo eléctrico resultante, las distintas moléculas y fragmentos moleculares se mueven con velocidades que dependen de la carga y peso molecular.

Sólo ha visto introducción de Zeus a potencial eléctrico. Ahora debe saber cómo medir el potencial eléctrico y entender cómo afecta a los cargos y se refiere a la energía potencial eléctrica. ¡Gracias por ver!

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