Energía potencial en presencia de campo elécrico
Entonces el potencial se designa con Volt y es la energía potencial por unidad de carga asociada a una carga prueba en cualquier punto del campo eléctrico. Para ello tenemos:
En términos de energía potencial tenemos que U=Vq0, esta expresión se mide en voltios en honor a Alejandro Volta (1745-1827).
Un valor universal de carga eléctrica, está dada por el electrón, donde se dice que toda carga es múltiplo entero del valor de carga del electrón. Si un electrón se mueve del punto b donde su potencial es Vb a un punto a donde tiene un voltaje Va la diferencia de potencial es:
Donde el valor de Vab=1 voltio y el cálculo de la energía potencial queda:
A esta cantidad se le conoce con el nombre de electronvoltio ( eV ), y representa la mínima cantidad de energía utilizada por un electrón para moverse de un punto a un punto b.
En una distribución continua de carga es más cómodo calcular la diferencia de potencial V a partir del valor de la fuerza aplicada a un campo eléctrico, esto es F=q0 E . Por lo tanto, el valor del trabajo realizado por una fuerza desplazado una distancia l de a hasta b estará dado por:
Si se divide toda la expresión entre q0 se encuentra la expresión:
Donde el último término indica que la cantidad es un escalar y el valor de la diferencia de potencial Va-Vb es independiente de la trayectoria que tome de a hasta b, mientras que el valor del trabajo aumenta si es positivo y disminuye si es negativo, dependiendo de la distancia finita que hay entre la carga y la diferencia de potencial.
De lo anterior se puede concluir que si la carga se desplaza en la dirección del campo, significa que también lo hace sobre el potencial, y éste decrece. Si se desplaza en contra del campo significa que el potencial crece.
De este modo, si una carga prueba q0 es negativa, experimenta una fuerza opuesta al campo, hacia valores más grandes de v, así ésta carga tiende a caer a una región del potencial elevado a otra de menor potencial. Lo anterior se puede interpretar como:
