Page 518 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

25.2 Cálculo de la energía potencial 499

+ + + . + trabajo que contribuye a la energía potencial es el trabajo realizado contra la fuerza del campo
eléctrico <yE. La distancia efectiva que se recorre contra esta fuerza eléctrica descendente es
qE
L sen 8 — d
i, ¿ Por tanto, el trabajo es el mismo para cualquier trayectoria.
Antes de continuar, es preciso señalar una diferencia importante entre la energía potencial
gravitacional y la energía potencial eléctrica. En el caso de la gravedad, sólo hay un tipo de masa,
y las fuerzas implicadas son siempre fuerzas de atracción. Por tanto, una masa a gran altura siem­
pre tiene una gran energía potencial con respecto a la Tierra. Esto no se cumple en el caso de la
i - - - - - - - .i
energía eléctrica, debido a la existencia de carga negativa. Por ejemplo, en la figura 25.4, una
Figura 25.4 Una carga po­
carga positiva tiene una mayor energía potencial en el punto B que en el punto A. Esto es cierto
sitiva incrementa su energía
independientemente del punto de referencia elegido para medir la energía, ya que el trabajo se
potencial cuando se despla­
za del punto A al punto B; ha realizado en contra del campo eléctrico. Por otra parte, si una carga negativa se moviera del
en cambio, una carga nega­ punto A al punto B, el trabajo sería realizado por el campo. Una carga negativa tendría una me­
tiva pierde energía potencial nor energía potencial en B, que es exactamente lo opuesto a la situación para la carga positiva.
cuando se desplaza de A a B.
Siempre que una carga positiva se mueve en contra del campo eléctrico, la
energía potencial aumenta, y siempre que una carga negativa se mueve en
contra del campo eléctrico, la energía potencial disminuye.

La regla anterior es una consecuencia directa del hecho de que la dirección del campo eléctri­
co se defina en términos de una carga positiva.

Cálculo de la energía potencial

Si se considera el espacio entre dos placas con carga opuesta, los cálculos para determinar el traba­
jo se simplifican en forma considerable, ya que el campo eléctrico es uniforme. La fuerza eléctrica
que experimenta una carga es constante mientras permanezca entre las placas. Sin embargo, por
lo general el campo no será constante y debemos tener en cuenta que la fuerza varía. Por ejemplo,
considere el campo eléctrico en la vecindad de una carga positiva O, como muestra la figura 25.5.
El campo se dirige en forma radial hacia afuera, y su intensidad disminuye inversamente con el
cuadrado de la distancia que hay desde el centro de la carga. El campo en los puntos A y B es
F p _ k Q
t-'A ? B 2
n rB
donde r y rg son las distancias respectivas a los puntos A y B.

Figura 25.5 La energía potencial debida a una carga colocada en un campo eléctrico es igual al trabajo
realizado contra las fuerzas eléctricas que transportan la carga desde el infinito hasta el punto en cuestión.