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MONOGRAFIAS TÉCNICAS
ELECTRICIDAD

INTERACCIÓN ELÉCTRICA - ENERGIA POTENCIAL

 
INTERACCIÓN ELÉCTRICA

CAPÍTULO 17.- ENERGÍA POTENCIAL ELECTROSTÁTICA


El principio de conservación de la energía es, naturalmente aplicable a un sistema en el que actúen campos eléctricos. En todos los casos de Interés práctico, la fuerza gravitatoria ejercida sobre una carga es tan pequeña comparada con la fuerza eléctrica que la energía potencial gravitatoria es despreciable.

En todo caso, cualquier partícula cargada que se encuentra en un campo eléctrico tiene una energía potencial eléctrica que procede del trabajo realizado para desplazarla venciendo las fuerzas eléctricas, del mismo modo que la energía potencial gravitatoria precede del trabajo realizado al levantar un cuerpo contra las fuerzas gravitatorias.
esquema de un campo eléctrico

El espacio de la figura adjunta es un campo eléctrico. La línea curva que pasa por los puntos a y b representa una trayectoria cualquiera entre estos puntos. Una carga positiva de prueba ha de desplazarse sobre esta trayectoria de a hasta b. El campo eléctrico E no es uniforme (no se representan las cargas que crean el campo, ni se tienen en cuenta las fuerzas gravitatorias y de rozamiento).

El vector Q’•E es la fuerza ejercida sobre la carga por el campo en un punto arbitrario a lo largo de la trayectoria. El vector F es una fuerza exterior activa, que actúa sobre la carga. Descomponiendo estas dos fuerzas sobre las componentes normal y paralela a la trayectoria (triedro de Frenet), se tiene:



La fuerza normal es una fuerza centrípeta y modifica la dirección pero no el módulo de la velocidad de la carga. La fuerza tangencial comunica a la carga un aumento en el valor del módulo de su velocidad, es decir una aceleración. El valor de esta aceleración es, según la segunda ley de Newton :



donde m es la masa de la carga.

Ahora bien, puesto que la aceleración considerada es tangencial, hacemos:




siendo ds el elemento de longitud a lo largo de la trayectoria. Podemos poner entonces:



o lo que es igual :




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tema escrito por: José Antonio Hervás