UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SINALOA
Lic. En Ingeniería en Sistemas de Información
Arquitectura de computadoras I
Potencial eléctrico. Introducción y definiciones. Concepto de diferencia de Potencial y resolución de problemas, Calculo de potencial eléctrico producido por cargas puntuales, Cálculo de la energía asociada a un conjunto de carga eléctricas
Carlos Eduardo Zurita Cruz
Alumno: Jesús Samuel Sánchez García
Martes 26 de Noviembre del 2013, Mazatlán, Sinaloa.
Introducción
En este trabajo se abordara desde la definición de potencial eléctrico que también puede ser llamado voltaje, pues su unidad es el voltio (v) en el sistema internacional de unidades; hasta las áreas en las cuales se aplica. Se describe la analogía que existe entre el potencial eléctrico y la energía potencial, en la cual podemos ver que están relacionadas pues un punto con potencial eléctrico tiene la energía necesaria para realizar un trabajo. Los científicos que aportaron a este tema como lo es Coulomb y Gauss. Se describe la expresión matemática del potencial eléctrico y unos cuantos ejercicios referentes a este.
El potencial eléctrico en un punto es el trabajo que debe realizar una fuerza eléctrica para mover una carga positiva q desde la referencia asa ese punto, dividido por unidad de carga de prueba. Es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria q desde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica.
En un punto es el trabajo que debe realizar un campo electrostático para mover una carga positiva desde dicho hasta el punto de referencia, dividido por una unidad de carga de prueba.
El potencial eléctrico es la energía potencial por unidad de carga.
El potencial eléctrico es una magnitud escalar, y podemos escoger un valor de referencia donde queramos, ya que lo importante es la diferencia de potencial (al igual que ocurre en gravitación con la energía potencial). La relación entre energía potencial y potencial eléctrico:
U=q0V
Existe analogía entre el potencial eléctrico y la energía potencial gravitatoria de un cuerpo. Cuando un cuerpo se eleva a cierta altura h, sobre el nivel del suelo, su energía potencial es positiva, pues al regresar a este será capaz de realizar un trabajo equivalente a su energía potencial.
A continuación hablaremos de quienes fueron los personajes más importantes y sus aportes al potencial eléctrico o este tema.
Coulomb. Con la ley de Coulomb también puede calcularse el potencial eléctrico a partir de la definición de energía potencial de una distribución de cargas en reposo.
Gauss. Con la ley de gauss se puede calcular el potencial eléctrico de dos cargas, debido a las líneas de cargas.
Ilustración gráfica describe en que consiste potencial eléctrico
La unidad del sistema internacional para medir el potencial eléctrico es el voltio (v). Se define como la diferencia de potencial a lo largo de un conductor cuando una corriente de un amperio utiliza un vatio de potencia. Statvolt (299,7925 V).
Coulomb (C) es la cantidad de carga transportada en un segundo por una corriente de un amperio de intensidad de corriente eléctrica.
La unidad julio se puede definir como:
La energía cinética (movimiento) de un cuerpo con una masa de dos kilogramos, que se mueve con una velocidad de un metro por segundo (m/s) en el vacío. Ec=1/2mv2
El trabajo necesario para mover una carga eléctrica de un columbio a través de una tensión (diferencia de potencial) de un voltio. Es decir, un voltio-columbio (V·C). Esta relación puede ser utilizada, a su vez, para definir la unidad voltio.
El trabajo necesario para producir un vatio (watt) de potencia durante un segundo. Es decir, un vatio-segundo (W.s). Esta relación puede además ser utilizada para definir el vatio.
Ejercicios de potencial eléctrico.
1.- Una carga de 6 μC está separada 30 cm de otra carga de 3 μC. ¿Cuál es la energía potencial del sistema?
Datos Fórmula
Q = 6 x 10-6 C Ep = kQq
q= 3 x 10-6 C r
r= 30 cm = 0.3 m
k= 9 x 109 Nm2/C2.
Ep ?
Sustitución y resultado:
Ep = 9 x 109 Nm2/C2 x 6 x 10-6 C x 3 x 10-6 C
0.3 m
Ep = 5.4 x 10-1 Joules.
2.-Calcular a) el potencial eléctrico en un punto A que se encuentra a 20 cm de una carga de -5 μC. b) La energía potencial eléctrica si en el punto A se coloca una carga de 8 μC.
Datos Fórmulas
a) = VA = ? a) VA = kq
r = 20 cm = 0.20 m r
q = - 5 x 10 -6 C b) Ep = q VA
k = 9 x 109 Nm2/C2.
q = 8 x 10-6 C.
Sustitución y resultados:
a) VA = 9 x 109 Nm2/C2. x - 5 x 10 -6 C = -2.25 x 105 V.
0.20 m
b) E = 8 x 10-6 C x -2.25 x 105 V. = - 18 x 10-1 J.
El valor de la energía potencial es negativo porque debe realizarse un trabajo en contra del campo eléctrico para separar a las cargas entre sí. En nuestro caso, se debe suministrar un trabajo de - 18 x 10-1 J. por medio de una fuerza externa para mover la carga de 8 μC al infinito.
El potencial eléctrico se aplica en la electroestática, en los sistemas de comunicaciones electrónicos. Su importancia es fundamental en la óptica, en el diseño de conductores: equipos como fotocopiadores, osciloscopios y eliminadores de emisiones de contaminantes en chimeneas aplican directamente los fenómenos relacionados con el potencial eléctrico.
Se define la diferencia de potencial eléctrico como el trabajo Que un “agente externo” realiza para mover una carga de un punto inicial “i” al punto final “f”.
Al soltar una carga q en una región en la que existe un campo eléctrico, la carga comenzará a moverse y, por tanto, irá perdiendo energía potencial, que se convertirá en energía cinética.
Se llama diferencia de potencial, voltaje o tensión entre dos puntos, A y B, a la energía potencial (EP) que adquiere o que pierde una carga cuando se traslada desde A hasta B, dividida por el valor de dicha carga.
V A - V B = ΔE P q
En la expresión anterior:
VA - VB: es la diferencia de potencial entre los puntos A y B.
ΔEP: es la energía potencial ganada o perdida por la carga q.
q: es la carga eléctrica que adquiere o pierde energía potencial.
Diferencia de Potencial.
La tensión, voltaje o diferencia de potencial es una magnitud física que impulsa a los electrones a lo largo de un conductor en un circuito eléctrico cerrado, provocando el flujo de una corriente eléctrica. La diferencia de potencial también se define como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico, sobre una partícula cargada, para moverla de un lugar a otro.
George Simon Ohm, Formulo la relación entre intensidad de corriente, diferencia de potencial y resistencia que constituye a la ley de Ohm.
Kirchhoff, sus leyes son utilizadas para hallar corrientes y tenciones (diferencia de potencial) en cualquier punto de un circuito. “En un lazo cerrado, la suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión total suministrada. De forma equivalente, la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico en un lazo es igual a cero.
La diferencia de potencial entre dos puntos, A y B de un campo eléctrico se mide por el trabajo que realiza la fuerza del campo para transportar la unidad positiva de carga entre dichos puntos con velocidad constante.
Lic. En Ingeniería en Sistemas de Información
Arquitectura de computadoras I
Potencial eléctrico. Introducción y definiciones. Concepto de diferencia de Potencial y resolución de problemas, Calculo de potencial eléctrico producido por cargas puntuales, Cálculo de la energía asociada a un conjunto de carga eléctricas
Carlos Eduardo Zurita Cruz
Alumno: Jesús Samuel Sánchez García
Martes 26 de Noviembre del 2013, Mazatlán, Sinaloa.
Introducción
En este trabajo se abordara desde la definición de potencial eléctrico que también puede ser llamado voltaje, pues su unidad es el voltio (v) en el sistema internacional de unidades; hasta las áreas en las cuales se aplica. Se describe la analogía que existe entre el potencial eléctrico y la energía potencial, en la cual podemos ver que están relacionadas pues un punto con potencial eléctrico tiene la energía necesaria para realizar un trabajo. Los científicos que aportaron a este tema como lo es Coulomb y Gauss. Se describe la expresión matemática del potencial eléctrico y unos cuantos ejercicios referentes a este.
El potencial eléctrico en un punto es el trabajo que debe realizar una fuerza eléctrica para mover una carga positiva q desde la referencia asa ese punto, dividido por unidad de carga de prueba. Es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria q desde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica.
En un punto es el trabajo que debe realizar un campo electrostático para mover una carga positiva desde dicho hasta el punto de referencia, dividido por una unidad de carga de prueba.
El potencial eléctrico es la energía potencial por unidad de carga.
El potencial eléctrico es una magnitud escalar, y podemos escoger un valor de referencia donde queramos, ya que lo importante es la diferencia de potencial (al igual que ocurre en gravitación con la energía potencial). La relación entre energía potencial y potencial eléctrico:
U=q0V
Existe analogía entre el potencial eléctrico y la energía potencial gravitatoria de un cuerpo. Cuando un cuerpo se eleva a cierta altura h, sobre el nivel del suelo, su energía potencial es positiva, pues al regresar a este será capaz de realizar un trabajo equivalente a su energía potencial.
A continuación hablaremos de quienes fueron los personajes más importantes y sus aportes al potencial eléctrico o este tema.
Coulomb. Con la ley de Coulomb también puede calcularse el potencial eléctrico a partir de la definición de energía potencial de una distribución de cargas en reposo.
Gauss. Con la ley de gauss se puede calcular el potencial eléctrico de dos cargas, debido a las líneas de cargas.
Ilustración gráfica describe en que consiste potencial eléctrico
La unidad del sistema internacional para medir el potencial eléctrico es el voltio (v). Se define como la diferencia de potencial a lo largo de un conductor cuando una corriente de un amperio utiliza un vatio de potencia. Statvolt (299,7925 V).
Coulomb (C) es la cantidad de carga transportada en un segundo por una corriente de un amperio de intensidad de corriente eléctrica.
La unidad julio se puede definir como:
La energía cinética (movimiento) de un cuerpo con una masa de dos kilogramos, que se mueve con una velocidad de un metro por segundo (m/s) en el vacío. Ec=1/2mv2
El trabajo necesario para mover una carga eléctrica de un columbio a través de una tensión (diferencia de potencial) de un voltio. Es decir, un voltio-columbio (V·C). Esta relación puede ser utilizada, a su vez, para definir la unidad voltio.
El trabajo necesario para producir un vatio (watt) de potencia durante un segundo. Es decir, un vatio-segundo (W.s). Esta relación puede además ser utilizada para definir el vatio.
Ejercicios de potencial eléctrico.
1.- Una carga de 6 μC está separada 30 cm de otra carga de 3 μC. ¿Cuál es la energía potencial del sistema?
Datos Fórmula
Q = 6 x 10-6 C Ep = kQq
q= 3 x 10-6 C r
r= 30 cm = 0.3 m
k= 9 x 109 Nm2/C2.
Ep ?
Sustitución y resultado:
Ep = 9 x 109 Nm2/C2 x 6 x 10-6 C x 3 x 10-6 C
0.3 m
Ep = 5.4 x 10-1 Joules.
2.-Calcular a) el potencial eléctrico en un punto A que se encuentra a 20 cm de una carga de -5 μC. b) La energía potencial eléctrica si en el punto A se coloca una carga de 8 μC.
Datos Fórmulas
a) = VA = ? a) VA = kq
r = 20 cm = 0.20 m r
q = - 5 x 10 -6 C b) Ep = q VA
k = 9 x 109 Nm2/C2.
q = 8 x 10-6 C.
Sustitución y resultados:
a) VA = 9 x 109 Nm2/C2. x - 5 x 10 -6 C = -2.25 x 105 V.
0.20 m
b) E = 8 x 10-6 C x -2.25 x 105 V. = - 18 x 10-1 J.
El valor de la energía potencial es negativo porque debe realizarse un trabajo en contra del campo eléctrico para separar a las cargas entre sí. En nuestro caso, se debe suministrar un trabajo de - 18 x 10-1 J. por medio de una fuerza externa para mover la carga de 8 μC al infinito.
El potencial eléctrico se aplica en la electroestática, en los sistemas de comunicaciones electrónicos. Su importancia es fundamental en la óptica, en el diseño de conductores: equipos como fotocopiadores, osciloscopios y eliminadores de emisiones de contaminantes en chimeneas aplican directamente los fenómenos relacionados con el potencial eléctrico.
Se define la diferencia de potencial eléctrico como el trabajo Que un “agente externo” realiza para mover una carga de un punto inicial “i” al punto final “f”.
Al soltar una carga q en una región en la que existe un campo eléctrico, la carga comenzará a moverse y, por tanto, irá perdiendo energía potencial, que se convertirá en energía cinética.
Se llama diferencia de potencial, voltaje o tensión entre dos puntos, A y B, a la energía potencial (EP) que adquiere o que pierde una carga cuando se traslada desde A hasta B, dividida por el valor de dicha carga.
V A - V B = ΔE P q
En la expresión anterior:
VA - VB: es la diferencia de potencial entre los puntos A y B.
ΔEP: es la energía potencial ganada o perdida por la carga q.
q: es la carga eléctrica que adquiere o pierde energía potencial.
Diferencia de Potencial.
La tensión, voltaje o diferencia de potencial es una magnitud física que impulsa a los electrones a lo largo de un conductor en un circuito eléctrico cerrado, provocando el flujo de una corriente eléctrica. La diferencia de potencial también se define como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico, sobre una partícula cargada, para moverla de un lugar a otro.
George Simon Ohm, Formulo la relación entre intensidad de corriente, diferencia de potencial y resistencia que constituye a la ley de Ohm.
Kirchhoff, sus leyes son utilizadas para hallar corrientes y tenciones (diferencia de potencial) en cualquier punto de un circuito. “En un lazo cerrado, la suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión total suministrada. De forma equivalente, la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico en un lazo es igual a cero.
La diferencia de potencial entre dos puntos, A y B de un campo eléctrico se mide por el trabajo que realiza la fuerza del campo para transportar la unidad positiva de carga entre dichos puntos con velocidad constante.
Ejercicios de Diferencia de potencial.
1.-Si se realiza un trabajo de 80 joules para mover 16 coulombs de carga desde un punto a otro, en un campo eléctrico, ¿cuál es la diferencia de potencial entre los puntos?
2.-La energía adquirida por un electrón que es acelerado una diferencia de potencial de 1 volt, se denomina “electrón-volt”. Si hay 6.28 x 1018 electrones en 1 coulomb de carga, ¿cuál es la cantidad de trabajo (energía) representado por 1 electronvolt (1 ev)?
Solución. La carga de 1 electrón es 1/6,28 x 1018 coulomb.
3.-Calcular la diferencia de potencial entre O y P de una distribución de cargas formada por q en (1,0) y -q en (0,1).
Bibliografía
http://www.esi2.us.es/DFA/FFII/Apuntes/Curso%200708/tema4.pdf
http://aarrietaj.files.wordpress.com/2012/08/capitulo-23-sears.pdf
http://www.slideshare.net/zarethitha/potencial-electrico-10569177
http://lafisicaparatodos.wikispaces.com/Potencial+Electrico
http://www.nebrija.es/~cmalagon/Fisica_II/transparencias/01-Electricidad/04-Potencial_electrico.pdf
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/campo/campo.html
http://charma.uprm.edu/~angel/3172/cap25.pdf
http://www.iesleonardoalacant.es/Departamento-fisica/Documentos-conceptos/Energia_potencial_electrico.pdf
http://www.esi2.us.es/DFA/F2(GITI)_Fatima/Boletines/Curso2010-2011/problemas2-potencial.pdf
http://www.fisica-facil.com/Temario/Electrostatica/Ejercicios/Ejer-Potencial/ejer-potencial.html
http://dcb.fi-c.unam.mx/users/franciscompr/docs/Tema%201/1.8%20y%201.9%20Diferencia%20de%20potencial%20y%20potencial%20electricos.pdfhttp://mx.kalipedia.com/ecologia/tema/diferencia-potencial.html?x=20070924klpcnafyq_317.Kes&ap=1
http://mx.kalipedia.com/ecologia/tema/diferencia-potencial.html?x=20070924klpcnafyq_317.Kes&ap=1
http://alfredocaguao.files.wordpress.com/2008/06/fisica-general-libro-completo2.pdf
http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r75584.PDF
http://desastres.unanleon.edu.ni/pdf2/2005/marzo/pdf/spa/doc846/doc846-2.pdf
http://electricidadfisicamatematica.wikispaces.com/Diferencia+de+Potencial.
http://www.youtube.com/watch?v=xH-HLg3Rb4k
http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=baubdAWHyo0
http://www.youtube.com/watch?v=Idbar5e65SQ
http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=zxmGUpIF7dw
http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=-QlwkJaAwjE
1.-Si se realiza un trabajo de 80 joules para mover 16 coulombs de carga desde un punto a otro, en un campo eléctrico, ¿cuál es la diferencia de potencial entre los puntos?
2.-La energía adquirida por un electrón que es acelerado una diferencia de potencial de 1 volt, se denomina “electrón-volt”. Si hay 6.28 x 1018 electrones en 1 coulomb de carga, ¿cuál es la cantidad de trabajo (energía) representado por 1 electronvolt (1 ev)?
Solución. La carga de 1 electrón es 1/6,28 x 1018 coulomb.
3.-Calcular la diferencia de potencial entre O y P de una distribución de cargas formada por q en (1,0) y -q en (0,1).
Bibliografía
http://www.esi2.us.es/DFA/FFII/Apuntes/Curso%200708/tema4.pdf
http://aarrietaj.files.wordpress.com/2012/08/capitulo-23-sears.pdf
http://www.slideshare.net/zarethitha/potencial-electrico-10569177
http://lafisicaparatodos.wikispaces.com/Potencial+Electrico
http://www.nebrija.es/~cmalagon/Fisica_II/transparencias/01-Electricidad/04-Potencial_electrico.pdf
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/campo/campo.html
http://charma.uprm.edu/~angel/3172/cap25.pdf
http://www.iesleonardoalacant.es/Departamento-fisica/Documentos-conceptos/Energia_potencial_electrico.pdf
http://www.esi2.us.es/DFA/F2(GITI)_Fatima/Boletines/Curso2010-2011/problemas2-potencial.pdf
http://www.fisica-facil.com/Temario/Electrostatica/Ejercicios/Ejer-Potencial/ejer-potencial.html
http://dcb.fi-c.unam.mx/users/franciscompr/docs/Tema%201/1.8%20y%201.9%20Diferencia%20de%20potencial%20y%20potencial%20electricos.pdfhttp://mx.kalipedia.com/ecologia/tema/diferencia-potencial.html?x=20070924klpcnafyq_317.Kes&ap=1
http://mx.kalipedia.com/ecologia/tema/diferencia-potencial.html?x=20070924klpcnafyq_317.Kes&ap=1
http://alfredocaguao.files.wordpress.com/2008/06/fisica-general-libro-completo2.pdf
http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r75584.PDF
http://desastres.unanleon.edu.ni/pdf2/2005/marzo/pdf/spa/doc846/doc846-2.pdf
http://electricidadfisicamatematica.wikispaces.com/Diferencia+de+Potencial.
http://www.youtube.com/watch?v=xH-HLg3Rb4k
http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=baubdAWHyo0
http://www.youtube.com/watch?v=Idbar5e65SQ
http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=zxmGUpIF7dw
http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=-QlwkJaAwjE
No hay comentarios:
Publicar un comentario