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Física 3° Secundaria

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SEMANA

Recuerda, del capítulo anterior, la relación que existe entre el trabajo y la energía potencial. Se realiza
trabajo cuando una fuerza desplaza un objeto en la dirección de la fuerza. Un objeto posee energía potencial
en virtud de su posición, digamos, en un campo de fuerza. Por ejemplo, si levantas un objeto, le aplicas una
fuerza igual a su peso. Cuando lo elevas cierta distancia, realizas trabajo sobre él. También incrementas su
energía potencial gravitacional. Cuanto mayor sea la elevación, mayor será el aumento en la energía potencial
gravitacional. La realización de trabajo sobre el objeto hace aumentar su energía potencial gravitacional. (ver
figura)

EP + EP
EC
EC
+

De la figura: (Izquierda) Se realiza trabajo al levantar el pisón del martinete contra el campo gravitacional
terrestre. El pisón posee energía potencial gravitacional en su posición elevada. Cuando lo dejas caer, esta
energía se transfiere al pilote. (Derecha). Una transferencia de energía similar se lleva a cabo en el caso de
las cargas eléctricas.
De manera análoga, un objeto cargado puede tener energía potencial en virtud de su posición en un campo
eléctrico. Del mismo modo en que se requiere trabajo para levantar un objeto contra el campo gravitacional
de la Tierra, se requiere trabajo para desplazar una partícula cargada contra el campo eléctrico de un cuerpo
con carga. (Quizá sea más difícil de visualizar, pero la física es la misma en el caso gravitacional y en el caso
eléctrico). La energía potencial eléctrica de una partícula cargada aumenta cuando se realiza trabajo sobre
ella para moverla contra el campo eléctrico de algún otro objeto cargado.

 POTENCIAL ELÉCTRICO
Si en el análisis anterior empujamos dos cargas en vez de una sola, realizaremos el doble de trabajo. Dos
cargas en la misma posición tienen dos veces más energía potencial eléctrica que una sola; tres cargas
tendrán el triple de energía potencial; un grupo de diez cargas tendrá diez veces más energía potencial, y
así sucesivamente.

En vez de ocuparnos de la energía potencial total de un grupo de cargas, es conveniente, cuando se
trabaja con electricidad, considerar la energía potencial eléctrica por unidad de carga. La energía
potencial eléctrica por unidad de carga -sea cual sea la cantidad de carga- es la misma en cualquier
punto. Por ejemplo, un objeto con diez unidades de carga en un punto dado posee una energía diez veces
superior a la de un objeto con una sola unidad de carga. Pero también tiene una carga diez veces mayor,
de modo que la energía potencial por unidad de carga es la misma. El concepto de energía potencial
eléctrica por unidad de carga tiene un nombre especial: potencial eléctrico.

energía potencial eléctrica
potencial eléctrico 
carga

La unidad del Sistema Internacional que mide el potencial eléctrico es el volt, así llamado en honor del
físico italiano Alessandro Volta (1745 - 1827). El símbolo del volt es V. Puesto que la energía potencial se
mide en joules y la carga en coulomb.
joule
1 volt  1
coulomb

Así pues, un potencial de 1 volt es igual a 1 joule de energía por coulomb de carga; 1000 volts equivalen a
1000 joules de energía por coulomb de carga. Si un conductor tiene un potencial de 1000 volts, se
requerirían 1000 joules de energía por coulomb para traer una pequeña carga desde una posición muy
alejada y añadirla a la carga del conductor. (Como una carga pequeña sería mucho menor que un coulomb,
la energía necesaria sería mucho menor que 1000 joules. Por ejemplo, para añadir una carga de un
protón, es decir, de 1,6.10 -19 C, se requeriría una energía de sólo 1,6.10 -19 J).

Como el potencial eléctrico se mide en volts, se le suele llamar voltaje. En este libro usaremos ambos
términos indistintamente. El significado del voltaje es que se puede asignar un valor bien definido de esta
cantidad a una posición, haya o no haya cargas ocupándola. Podemos hablar de los voltajes en distintas
posiciones de un campo eléctrico, haya o no haya cargas en dichas posiciones.

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