Física, 2º Bachillerato. Problemas resueltos

Potencial electrostático. Trabajo.

 

 

Problema 2.

Al trasladar una carga q de un punto A al infinito se realiza un trabajo de 1,25 J. Si esa misma carga se traslada desde un punto B al infinito se realiza un trabajo de 4,5 J.

a) Calcule el trabajo realizado al desplazar la carga del punto A al B ¿Qué propiedad del campo el eléctrico ha utilizado?

b) Si q = - 5 µC, calcule el potencial eléctrico en los puntos A y B.

Datos: K=9·109 N·m2·C-2

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Aclaración: se va a aprovechar la resolución del problema para repasar el concepto de energía potencial.

 

Solución:

a) La propiedad del campo eléctrico que permite determinar el trabajo que realiza el campo para trasladar una carga eléctrica entre dos puntos del mismo es que el campo eléctrico es conservativo, es decir, el trabajo que realiza el campo es independiente del camino seguido, sólo depende de las posiciones de los puntos inicial y final. Este es el motivo de que los caminos dibujados en la figura no sean rectos, se han dibujado caminos aleatorios cualesquiera.

Como la fuerza eléctrica es conservativa se puede definir una energía potencial eléctrica de manera que el trabajo para desplazar una carga entre dos puntos es

 

 

Ahora bien, como no es posible conocer la energía potencial absoluta de una carga en un punto de un campo eléctrico, la energía potencial en un punto queda definida como el trabajo necesario para trasladar una carga desde ese punto hasta el infinito, que es el origen de energías potenciales. Por tanto,

 

 

 

 

donde, según el enunciado del problema

 

 

Por tanto,

 

 

El trabajo que realiza la fuerza electrostática es negativo, es decir, el proceso no es “espontáneo”. Será necesaria una fuerza externa para poder trasladar la carga desde A hasta B, siendo el trabajo que realiza dicha fuerza de 3,25 J.

 

 

b) Si sabemos el valor de la carga que se mueve desde A hasta B, q = - 5 μC, es posible determinar el potencial en cada uno de esos puntos. Así,

 

 

 

 
     

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