Potencial eléctrico

O potencial eléctrico (V) nun punto é o traballo que se debe realizar para mover unha carga eléctrica unitaria q desde ese punto até o infinito, onde o potencial é cero. Dito doutra forma é o traballo que debe realizar unha forza externa para traer unha carga unitaria q desde o infinito ata o punto considerado en contra da forza eléctrica.

Matematicamente exprésase por:

onde V é o potencial en Volts, W o traballo en Joules e q a carga en Coulombs

Lei de Coulomb

Considérese unha carga de proba positiva, coa cal se explora un campo eléctrico. Para tal carga de proba localizada a unha distancia r dunha carga q, a enerxía potencial electrostática mutua é:

De xeito equivalente, o potencial eléctrico é = Para obter o potencial eléctrico dun punto, colocase nel unha carga de proba q e mídese a enerxía potencial adquirida por ela. Esa enerxía potencial é proporcional ao valor de q. Por tanto, o cociente entre a enerxía potencial e a carga é constante. Ese cociente chamase potencial eléctrico do punto. Pode ser calculado pola expresión:

, onde

  • é o potencial eléctrico,
  • a enerxía potencial e
  • a carga.

A unidade no S.I. é J/C = V (volt)

Por tanto, cando se fala que o potencial eléctrico dun punto L é VL = 10 V, enténdese que este punto consegue dotar de 10J de enerxía cada unidade de carga de 1C. Se a carga eléctrica for 3C por exemplo, ela será dotada dunha enerxía de 30J, obedecendo á proporción. Vale lembrar que é preciso adoptar un referencial para tal potencial eléctrico. É unha rexión que se encontra moi distante da carga, localizada no infinito.

Potencial eléctrico debido a unha carga puntiforme

Para calcular o potencial eléctrico debido a unha carga puntiforme úsase a fórmula:

, sendo

  • en metros,
  • é a constante dieléctrica do medio e
  • a carga xeradora.

Como o potencial é unha cantidade lineal, o potencial xerado por varias cargas é a suma alxébrica dos potenciais xerados por cada unha delas como se estivesen soas:

Superficie equipotencial

Superficiesequipotenciales
Traxectorias dunha carga a través de Superficies equipotenciais

Cando unha carga puntiforme está illada no espazo, xera un campo eléctrico ó seu redor. Calquera punto que estiver a unha mesma distancia desa carga posuirá o mesmo potencial eléctrico. Por tanto, aparece aí unha superficie equipotencial esférica. Podemos tamén encontrar superficies equipotenciais no campo eléctrico uniforme, onde as liñas de forza son paralelas e equidistantes. Nese caso, as superficies equipotenciais localízanse perpendicularmente ás liñas de forza (mesma distancia do referencial). O potencial eléctrico e distancia son inversamente proporcionais, por tanto o gráfico cartesiano Vxd é unha asíntota.

Nótase que, percorrendo unha liña de forza no seu sentido, encontramos potenciais eléctricos cada vez menores.

Vale aínda lembrar que o vector campo eléctrico é sempre perpendicular à superficie equipotencial, e consecuentemente a liña de forza que o tanxencia tamén.

Potencial eléctrico no electromagnetismo

No electromagnetismo, potencial eléctrico ou potencial electrostático é un campo equivalente à enerxía potencial asociada a un campo eléctrico estático dividida pola carga eléctrica dunha partícula proba. A unidade de medida do SI para o potencial é o volt. Como un bo potencial, só diferenzas de potencial eléctrico posúen significado físico.

O potencial eléctrico xerado por unha carga puntual a unha distancia é, a menos dunha constante arbitraria, dado por:

Véxase tamén

Outros artigos

Alessandro Volta

Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta, nado en Como, Lombardía, o 18 de febreiro de 1745, e falecido en Camnago o 5 de marzo de 1827, foi un físico italiano, famoso principalmente por desenvolver a batería eléctrica.

Capacidade

O termo capacidade refírese, na linguaxe corrente, ao espazo interior que ten un recipiente, un local etc. considerado en función do que pode conter nel, e tamén ao conxunto de condicións propias dunha persoa ou un animal, en particular os seus dotes intelectuais, que determinan a súa posibilidade de realizar con éxito determinadas tarefa ou cometido, e aínda tamén á maior ou menor posibilidade de actuar, de producir, de xestionar etc., alguén ou algunha colectividade, en función dos medios e recursos de que se dispón.Ademais, en campos específicos, pode referirse a:

En física:

o espazo ocupado por un corpo, por exemplo, o volume que ocupa un líquido dentro dun recipiente,

a capacidade calorífica, ou capacidade térmica, a capacidade da materia para almacenar calor,

a capacidade eléctrica, ou capacitancia, a propiedade que teñen os corpos para manteren unha carga eléctrica. O dispositivo máis común que almacena enerxía desta forma é o condensador. Tamén é unha medida da cantidade de enerxía eléctrica almacenada para unha diferenza de potencial eléctrico dada, como sucede nunha pila ou nun acumulador ou batería.

En matemáticas:

a capacidade dun conxunto do espazo euclídeo é a medida da súa "grandeza".

En anatomía e antropoloxía:

a capacidade cranial ou capacidade cranial é a medida do volume do interior da caixa cranial.

a capacidade de traballo, a capacidade máxima de traballo físico que pode producir un individuo, expresado en volume de oxíxeno por unidade de tempo.

En medicina e fisioloxía:

a capacidade cardíaca máxima, a capacidade do noso corazón de bombear unha maior cantidade de veces por minuto.

a capacidade de difusión do pulmón é a medida da transferencia de gases deste órgano aos glóbulos vermellos nos vasos sanguíneos pulmonares.

a capacidade inspiratoria, o volume máximo de aire inspirado despois unha inspiración normal.

a capacidade pulmonar, o volume total de aire que poden conter os pulmóns cando están totalmente inchados.

a capacidade pulmonar funcional, o volume máximo de aire que pode expulsarse no curso dunha expiración forzada ao máximo.

a capacidade pulmonar total, o volume máximo de aire contido nos pulmóns, suma de todos os volumes respiratorios medidos: volume de reserva inspiratoria, volume corrente, volume de reserva expiratoria e volume residual. O seu valor nos humanos oscila entre os 4 500 e os 6 000 cm³.

a capacidade pulmonar vital, o volume máximo de aire que pode inspirarse despois dunha expiración forzada; os valores medios nos humanos oscilan, no home, entre 4,4 e 5,5 litros, e na muller, entre 3 e 3,5 litros.

a capacidade residual funcional, o volume de aire que queda nos pulmóns despois dunha expiración normal.

a capacidade respiratoria máxima, o volume máximo de aire que un individuo é capaz de inspirar en 1 min; os valores normais nos humanos oscilan entre 100 e 150 litros.

En fisioloxía

a capacidade aerobia, o consumo máximo de oxíxeno dun organismo nunha unidade de tempo.

En edafoloxía:

a capacidade de campo, a cantidade máxima de auga que pode reter un solo, expresada en porcentaxe, unha vez perdida a auga de percolación. Non se debe confundir coa capacidade de retención.

a capacidade de intercambio dun solo, a cantidade total dun ión que o solo pode fixar facilmente.

a capacidade de retención, ou retención específica, a relación entre o volume máximo de auga non drenábel por gravidade que pode conter un medio poroso ou fisurado e o seu volume total. Nos se debe confundir coa capacidade de campo.

En ecoloxía:

a capacidade de carga de poboación é a capacidade dun ambiente para soster unha especie.

a capacidade de soporte, a capacidade dun hábitat para proporcionar alimentos, auga e refuxio aos seres que viven nel.

a capacidade de tolerancia, a cantidade máxima dun contaminante que pode ser soportada por un ser vivo ou por un ecosistema.

En xeomorfoloxía:

a capacidade de transporte dunha corrente, a máxima cantidade de achegas detríticas que pode arrastrar unha corrente de auga.

En citoloxía:

a capacidade mitótica, a probabilidade de que unha célula produza, por mitose, dúas células viábeis.

En teoría da información:

a capacidade de canle é a capacidade dunha canle de comunicación, é dicir, a cantidade máxima de información que pode transportar dita canle de forma fiábel.

En dereito:

a capacidade de obrar refírese á calidade xurídica dunha persoa física para realizar validamente determinados actos xurídicos.

a capacidade xurídica refírese á posibilidade legal de facer certos actos, tales como a celebración dun contrato.

En química industrial:

a capacidade do proceso é a cantidade de produto que se obtén nun proceso de fabricación por unidade de tempo.

En arquitectura e enxeñaría da construción:

a capacidade portante é a capacidade dun terreo para soportar estruturas apoiadas sobre el sen perder a estabilidade.

En bioloxía:

a capacidade tóxica é a capacidade dun organismo, un sistema orgánico ou un ecosistema de soster a introdución dunha toxina.

Capacidade eléctrica

En electromagnetismo e electrónica, a capacidade eléctrica, tamén coñecida como capacitancia ou, simplemente capacidade, é a propiedade que teñen os corpos para manter unha carga eléctrica. O dispositivo máis común que almacena enerxía desta forma é o condensador.

A capacidade eléctrica tamén é unha medida da cantidade de enerxía eléctrica almacenada para una diferenza de potencial eléctrico dada, como sucede nunha pila ou nun acumulador ou batería.

Electrostática

A electrostática é a rama da Física que estuda os fenómenos eléctricos producidos por distribucións de cargas estáticas. A electrostática estuda as forzas eléctricas producidas polas cargas a través de conceptos tales como o campo electrostático e o potencial eléctrico e de leis físicas como a lei de Coulomb. Historicamente, a electrostática foi a rama do electromagnetismo que desenvolveuse primeiro. Con posterioridade, as leis de Maxwell permitiron amosar como as leis da electrostática e as leis que gobernan os fenómenos magnéticos poden ser estudados no mesmo marco teórico denominado electromagnetismo.

Estereocilio

Os estereocilios son especializacións da parte apical das células presentes en certas células epiteliais.

Son longas proxeccións con forma de apéndices, que carecen de mobilidade. Aínda que se parecen a cilios no seu aspecto e nome, non teñen nada que ver con eles, e están máis relacionadas cos microvilli na súa estrutura interna, función, e falta de movemento, polo que son ás veces considerados como una variante destes . No seu interior teñen un esqueleto de microfilamentos de actina igual ca os microvilli e carecen da tubulina típica dos cilios.

Ollados con microscopio óptico son semellantes ao penacho dun pincel, xa que están ramificados e non son todos da mesma lonxitude. Os do epitelio cilíndrico pseudoestratificado do conduto do epidídimo penetran varios microns na luz do conduto, teñen aspecto de microvilli moi longos e flexibles e de maior diámetro na base, que se entrelazan con outros nas puntas.Encóntranse no epitelio do epidídimo, onde levan a cabo a función de segregar un líquido chamado licor epididimario, que é un compoñente do seme; e nalgúns tecidos sensoriais, como os mecanorreceptores do son e o equilibrio do oído interno, nos cales ten lugar unha transdución mecanoeléctrica, xa que a flexión do estereocilio provoca a apertura ou peche de canais iónicos do estereocilio, creando un potencial eléctrico na célula.

Fogo de santelmo

O fogo de santelmo ou simplemente santelmo (de Santo Elmo), é un meteoro eléctrico consistente nunha descarga de efecto coroa electroluminescente provocada pola ionización do aire dentro do forte campo eléctrico que orixinan as tormentas eléctricas. Chámaselle «fogo», pero na realidade é un plasma de baixa densidade e relativamente baixa temperatura provocado por unha grande diferenza de potencial eléctrico atmosférica que excede o valor de ruptura dieléctrica do aire, en torno a 3 MV/m

Este fenómeno toma o seu nome de Erasmo de Formia (Santo Elmo), patrón dos mariñeiros, os que tiñan observado o fenómeno da antigüidade e crían que a súa aparición era de mal agoiro.

Fisicamente, é un resplandor brillante branco-azulado, que nalgunhas circunstancias ten aspecto de lume, a miúdo en dobres ou triplos chorros xurdindo de estruturas altas e puntiagudas como mastros, pináculos e chemineas.

O santelmo obsérvase a miúdo nos mastros dos barcos durante as tormentas eléctricas no mar, nas que tamén se alteraba o compás. Benxamín Franklin observou correctamente en 1749 que é de natureza eléctrica. Tamén se dá nos avións e dirixibles. Nestes últimos era moi perigoso, pois moitos deles cargábanse con hidróxeno, gas moi inflamable, e podían incendiarse, tal como pasou no 1937 co Dirixible Hindenburg.

Dise que tamén pode aparecer nas puntas dos cornos do gando durante as tormentas eléctricas e nos obxectos afiados na metade dun tornado, pero non é o mesmo fenómeno que o raio globular, aínda que poden estar relacionados.

Na Grecia Antiga, a aparición dun único fogo de santelmo chamábase Helena e cando eran dous chamábanselles Cástor e Pólux.

Gradiente electroquímico

Un gradiente electroquímico é un gradiente de potencial electroquímico, xeralmente creado por un ión que se move a través dunha membrana. Cando os ións son protóns (H+) é un gradiente de protóns. O gradiente consta de dúas partes: un potencial eléctrico e unha diferenza na concentración química a través da membrana. A diferenza de potenciais electroquímicos pode ser interpretada como un tipo de enerxía potencial química que está dispoñible para funcionar nunha célula. A enerxía almacénase en forma de potencial químico, que se debe a un gradiente de concentración de ións a través dunha membrana da célula, e á enerxía electrostática, que se debe á tendencia dos ións a moverse baixo a influencia do potencial transmembrana.

Impedancia acústica

Defínese a impedancia acústica (Z) dun medio material como a razón entre a presión sonora (p) e a velocidade das partículas(v) no medio material. Isto é,

É característica de cada material e pódese calcular co produto da densidade () e máis a vecidade do son (c) no material.

É importante non confundir v (velocidade das partículas) con c (velocidade do son).

O nome de impedancia acústica ven da analoxía coa lei de Ohm da teoría de circuítos, pola que se enuncia unha lei de Ohm acústica, na que a presión sonora xoga o papel de do potencial eléctrico e a velocidade v o da corrente eléctrica.

Outras relacións útiles,

onde J é a intensidade sonora e xoga un papel análogo á potencia eléctrica.

Ión

Un ión consiste nun átomo ou grupo de átomos dotados de carga eléctrica. Un átomo ou unha molécula, de por si electricamente neutros, transfórmanse en ións cando gañan ou perden electróns. O proceso polo que un átomo ou unha molécula se transforman en ións recibe o nome xenérico de ionización. Ó proceso polo que os ións e os electróns se unen para formar átomos ou moléculas, especies electricamente neutras, recibe o nome de recombinación.

Os ións cargados negativamente, producidos pola ganancia de electróns, reciben o nome de anións e os cargados positivamente, consecuencia dunha perda de electróns, reciben o nome de catións.

Os ións represéntanse da mesma forma que os átomos ou moléculas, pero coa presenza dun expoñente que indica a carga eléctrica neta. Fe3+; OH− representan o ión ferro (III) e o ión hidróxido.

Mecánica cuántica

A mecánica cuántica é a parte da física (máis particularmente, da física moderna) que estuda o movemento das partículas moi pequenas. O concepto de partícula "moito pequena", mesmo que de límites moi imprecisos, relaciónase coas dimensións nas cales se comezan a notar efectos como a imposibilidade de coñecer con exactitude infinita e ao mesmo tempo a posición e mais a velocidade dunha partícula (vexa Principio da incerteza de Heisenberg), entre outras. A ditos efectos chámase "efectos cuánticos". Así, a Mecánica Cuántica é a que describe o movemento de sistemas nos cales os efectos cuánticos son relevantes. Experimentos mostran que estes son relevantes en escalas de ata 1000 átomos. Entre tanto, existen situacións onde mesmo en escalas macroscópicas, os efectos cuánticos se fan sentir de forma manifestamente clara, como nos casos da supercondutividade e da superfluidez. A escala que regula en xeral a manifestación dos efectos cuánticos é o raio de Bohr.

Potencial de membrana

O potencial de membrana é a voltaxe da diferenza de potencial eléctrico a un lado e ó outro da membrana plasmática dunha célula. A membrana das células está polarizada, debido a que hai un repartimento desigual de cargas eléctricas entre o interior e o exterior da célula. Isto crea unha diferenza de potencial, sendo o exterior positivo respecto ó interior.

Receptor sensorial

Os receptores sensoriais son terminacións nerviosas especializadas ou non, situadas nos órganos sensoriais (como a lingua, a pel, o nariz, os ollos, o oído, etc.). Son os encargados de captar estímulos, internos ou externos, para levar a información e obter unha resposta xa sexa interna ou externa, e capaces de xerar un impulso nervioso e sensacións.O impulso é transportado ao sistema nervioso central e procesado en distintas áreas dentro do córtex cerebral, para proporcionar ao individuo información das condicións ambientais que o rodean e xerar unha resposta apropiada. É dicir, os receptores sensoriais son células nerviosas especializadas en transformar sinais físico-químicas en sinais eléctricas, convertendo a enerxía física nun potencial eléctrico mediante un proceso que se denomina transdución de sinais.

Siemens (unidade)

O siemens (símbolo S) é a unidade derivada do SI para a medida da condutancia eléctrica. É chamada así polo enxeñeiro alemán Werner von Siemens.

A condutancia eléctrica represéntase coa letra G nas fórmulas e ten de unidade o siemens, e a súa inversa, a resistencia eléctrica, represéntase coa letra R, e ten de unidade o ohm.

Onde I é a intensidade eléctrica ou corrente eléctrica, e V é a voltaxe (tamén chamada tensión ou diferenza de potencial eléctrico).

Sistema CGS

O sistema centímetro gramo segundo, sistema ceguesimal ou sistema CGS foi un sistema de unidades, un dos antecesores do Sistema Internacional de Unidades, baseado nas tres unidades da Mecánica, o centímetro (cm), o gramo (g) e mais o segundo (s). Na actualidade seguen a usarse as súas unidades básicas baixo a epígrafe de unidades ou submúltiplos das correspondentes do Sistema Internacional.

Sistema Internacional de Unidades

O Sistema Internacional de unidades (en inglés: International System of Units e en francés: Le Système international d'unités), abreviado como SI ou SIU, é o nome adoptado pola XI Conferencia Xeral de Pesos e Medidas (celebrada en París en 1960) para un sistema de unidades de medida universal, unificado e coherente, baseado no sistema MKS (metro-quilogramo-segundo). Na conferencia de 1960 definíronse os patróns para seis unidades básicas ou fundamentais e dúas unidades suplementarias (radián e estereorradián); en 1971 engadiuse unha sétima unidade fundamental, o mol. As dúas unidades suplementarias suprimíronse como clase independente dentro do Sistema Internacional na XX Conferencia Xeral de Pesos e Medidas (1995); estas dúas unidades quedaron incorporadas ó SI como unidades derivadas sen dimensións. As sete unidades fundamentais enuméranse na táboa 1. Os símbolos da última columna son os mesmos en todos os idiomas.

Tensión eléctrica

A tensión eléctrica, tamén denominada diferenza de potencial ou voltaxe, é a diferenza de potencial eléctrico entre dous puntos. A súa unidade de medida é o Volt, en homenaxe ao físico italiano Alessandro Volta.

É, pois, unha magnitude física. Tamén se pode definir como o traballo por unidade de carga exercido polo campo eléctrico sobre unha partícula cargada para movela entre dúas posicións determinadas. Pódese medir cun voltímetro.A tensión é independente do camiño percorrido pola carga e depende exclusivamente do potencial eléctrico dos puntos A e B no campo eléctrico, que é un campo conservativo.

Se dous puntos que teñen unha diferenza de potencial se unen mediante un condutor, producirase un fluxo de electróns. Parte da carga que crea o punto de maior potencial trasladarase a través do condutor ao punto de menor potencial e, en ausencia dunha fonte externa (xerador), esta corrente cesará cando ambos puntos igualen o seu potencial eléctrico (lei de Henry). Este traslado de cargas é o que se coñece como corrente eléctrica.

Cando se fala sobre unha diferenza de potencial nun só punto, ou potencial, refírese á diferenza de potencial entre este punto e algún outro onde o potencial se defina como cero.

Termómetro

O termómetro é un aparello que serve para medir a temperatura dun corpo, aínda que usualmente se mide a temperatura dun fluído, normalmente o aire. Os máis usados antigamente estaban feitos de mercurio, pero substituíuse este material polo alcohol, xa que non é tan perigoso como o anterior. Este tipo de termómetro funciona por dilatación: mídese o aumento de volume do alcohol segundo a temperatura á que estea exposto. Outros tipos funcionan por variación de resistencia, emisión luminosa ou calquera outra magnitude.

Volt

Volt, ou menos recomendable voltio, é a unidade do SI da tensión eléctrica, derivada a partir do ampere e mais do watt. O seu nome vénlle polo físico italiano Alessandro Volta, e o seu símbolo é V.

Volt, no sistema métrico decimal, é unha unidade de medida de diferenza de potencial eléctrico. Un volt é igual á diferenza de potencial existente entre dúas secións transversais dun condutor percorrido por unha corrente eléctrica variable de 1 A, cando a potencia disipada entre as dúas seccións é igual a 1 watt.

Outras linguas

This page is based on a Wikipedia article written by authors (here).
Text is available under the CC BY-SA 3.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.