Electric Potential. Chapter 23. PowerPoint Lectures for University Physics, Thirteenth Edition Hugh D. Young and Roger A. Freedman

Transcripción

1 Chapter 23 Electric Potential PowerPoint Lectures for University Physics, Thirteenth Edition Hugh D. Young and Roger A. Freedman Lectures by Wayne Anderson

2 Propósitos del Capítulo 23: Aprender Qué es potencial eléctrico y cómo se calcula?. Establecer la relación entre potencial eléctrico y energía potencial eléctrica y cómo se calcula ésta última. Usar superficies equipotenciales para entender el potencial eléctrico. Calcular campo eléctrico a partir del potencial eléctrico.

3 Introducción Cómo es el potencial elétrico relacionado con la soldadura? La energia potencial eléctrica hace parte de nuestra sociedad tecnológica. Cuál es la diferencia entre potencial eléctrico y energía potencial eléctrica?. Cómo es la energía potencial eléctrico en relación con la carga y el campo eléctrico?

4 Energía potencial eléctrica en un campo electrico uniforme El comportamiento de una carga puntual en un campo eléctrico uniforme, es análogo al movimiento de un pelota, en un campo gravitacional uniforme, (ver figuras 23.1 y 23.2).

5 Energía potencial eléctrica en un campo electrico uniforme Es la energía de interacción entre dos cuerpos cargados y sus unidades son Joules. Como toda carga produce a su alrededor potencial eléctrico V, cuando otra carga se para en un punto p adquiere energía potencial eléctrica dada por. ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL ENERGIA POTENCIAL ELÉCTRICA Ug_=m (gh) ΔUg = m (ΔVg) = m(vgf m Vgi) ΔUg = m(ghf ghi) Ue = q (V) Δue = q (ΔV) = q(vb Va) En uns sistema conservativo ΔE= 0 por tanto, Δug + ΔEk = 0

6 Movimiento de una carga positiva en un E uniforme Si una carga positiva se mueve en la dirección del campo, la energía potencial decrece, pero si se mueve en dirección opuesta al campo, la energía potencial aumenta, (ver figure 23.3).

7 Movimiento de una carga negativa en un E uniforme Si una carga negativa se mueve en la dirección del campo, la energía potencial aumenta, pero si se mueve en dirección opuesta al campo la energía potencial disminuye, (ver figure 23.4).

8 Energía Potencial Eléctria de dos Cargas Puntuales Movimiento de una carga de prueba (q 0 ), cerca de otra carga puntual La diferencia de potencial eléctrico es la misma, si q 0 se mueve en línea recta (figrra de la Izquierda), o en una trayectoria arbitraia (figura de la derecha).

9 Graficas de Energía Potencial El signo de la Energía potencial, depende de los signos de las dos cargas, (ver figure 23.7) Estudiar el Ejemplo 23.1.

10 Potencial Eléctrico de varias cargas puntuales El potencial eléctrico (V) es una magnitud escalar y cumple con el principio de superposición, esto es, en un punto p del espacio, en el cual hay varias cargas, potencial neto es la suma de los potenciales producidos por cada carga Follow the derivation in the text of the formula for the total potential energy U. Follow Example 23.2.

11 Potencial eléctrico Potencial eléctrico es energia potencia por unidad de carga. Fisicamente sólo se puede medir la diferencia de potencial eléctrico, (V ab = V a V b ). Se puede decir también que la diferencia de potencial elécrico es: El trabajo hecho por la fuerza eléctrica cuando una unidad de carga se mueve desde a hasta b. El trabajo que debe ser hecho para mover una unidad de carga desde b hacia a, en contra de la fuerza eléctrica.

12 Hallar Potencial Eléctrico a partir del campo Eléctrico El potencial eléctrico generado por una carga puntual positiva, decrece en la misma dirección del campo eléctrico, e, incrementa en dirección opuesta el campo. El potencial eléctrico generado por una carga puntual negativa, decrece en la misma dirección del campo eléctrico, e, incrementa en dirección opuesta el campo. Follow Example 23.3.

13 Potential debido a dos cargas puntuales Follow Example 23.4 using Figure at the right. Follow Example 23.5.

14 Calculando el potencial eléctrico por integración El ejemplo 23.6 muestra como encontrar el potencial eléctrico por integración, (figura 23.14).

15 Moving through a potential difference Example 23.7 combines electric potential with energy conservation. Follow this example using Figure below.

16 Cálculo de Potencial Eléctrico de una esfera Read Problem-Solving Strategy Follow Example 23.8 (a charged conducting sphere) using Figure at the right.

17 Placas Planas Paralelas con cargas de signo contrario Follow Example 23.9 using Figure below.

18 Una línea infinita de carga, o conductor ciliindrico Follow Example using Figure below.

19 Potencial de un aro cargado Follow Example using Figure below.

20 Una línea infinita de carga Follow Example using Figure below.

21 Superficies Equipotenciales y líneas de campo Eléctrico Una superficie equipotencial es una superficie sobre la que el potencial eléctrico es la misma en cada punto. La figura muestra las superficies equipotenciales y líneas de campo eléctrico para los conjuntos de cargas puntuales. Las líneas de campo y las superficies equipotenciales son siempre perpendiculares entre sí.

22 Equipotenciales y conductores Cuando todos los cargas están en reposo : la superficie de un conductor es siempre una superficie equipotencial. Todo el volumen de un conductor sólido está al mismo potencial. El campo eléctrico afuera del conductor es siempre perpendicular a la superficie (véanse las figuras a continuación).

23 Gradiente de Potential Leer en el texto de la discusión del gradiente de potencial. El ejemplo 23.13, (una carga puntual). El ejemplo 23.14, (anillo o aro delgado).