Potencial en conductor

Hola, tengo una pregunta, más bien una duda conceptual pero que me serviría mucho si me la aclarase. Me gustaría saber como se usa la idea de potencial eléctrico (energía potencial por unidad de carga del sistema, respecto de un punto que se considera como referencia), que en definitiva es el trabajo que realizaría la fuerza interna del sistema, que es conservativa, para transportar la carga desde ese punto donde se calcula el potencial hasta el punto de referencia tomado; esta idea digo como se traslada luego cuando se dice que entre dos placas conductoras una de ellas tiene potencial cero, por ejemplo la cargada negativamente, y la otra, la cargada positivamente tiene potencial el que sea mayor que cero. Cuando pienso en potencial pienso automáticamente en un campo eléctrico que es el contexto donde el potencial se da, o mejor en las cargas que originan ese campo y ese potencial, pero no soy capaz de pensar que hay dos placas que tienen distintos potenciales - ¿Respecto a qué?-, y que una de ellas es potencial cero. En general es trasladar la idea de potencial del contexto de campo eléctrico, a conductores. Es algo que no soy capaz de asimilar. Si un conductor tiene un potencial yo pienso en que hay una región del espacio donde ese potencial se manifiesta y que puede ser puesto de manifiesto mediante la colocación en dicho espacio de alguna carga que por efecto de la fuerza conservativa va a experimentar una fuerza y consecuentemente va a realizar un trabajo (si es la fuerza del campo, la fuerza interna del sistema la que la mueve, o sea que se mueve "naturalmente"); pero cuando pienso en un conductor y otro enfrente y entre medias hay un campo no comprendo como funciona esto porque ya habría que considerar que uno de los dos conductores es que "se influencia" por el otro y tendría en el ejemplo puesto la consideración de la carga que coloqué en el espacio donde se manifiesta el campo de otro conductor.
No se si me explido pero vamos que la idea la pregunta es que no soy capaz de dar el salto en la comprensión de como funciona el potencial eléctrico pero cuando ya lo manejamos en circuitos. Se está hablando en la teoría de potenciales creados por distribuciones de cargas pero luego no veo todo el significado del potencial pero aplicado a los circuitos eléctricos y eso me lleva a no comprender nada de la electricidad.
Estaría muy agradecido que el me disipara esta duda.
Muchísimas gracias.
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1 respuesta

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Respuesta de
Hola.
No estoy seguro de haber entendido tu pregunta. Vamos a ver si la respuesta es satisfactoria. De no serlo, lo intentaremos de nuevo, si te parece.
Veo que tienes claro el concepto de potencial eléctrico creado por una carga puntual, y veo que tienes claro el aspecto más difícil de entender, que es el hecho de que este potencial eléctrico lo medimos en un punto del espacio, no sobre otra carga (sobre otra carga no mediríamos el pontecial, sino la influencia de dicho potencial. A esta influencia le llamamos energía potencial).
Al trasladar esto al campo entre dos placas, tenemos lo mismo. No deber pensar en la influencia de cada una de las placas sobre la otra, sino en la influencia de cada placa sobre el lugar del espacio en el que estará la otra placa. De esta forma podemos hablar de diferencia de potencial entre dos placas, cuando realmente deberíamos decir diferencia de potencial entre los dos lugares del espacio que están ocupados por las placas.
Pero ¿cómo es posible que dos placas de un conductor tengan potencial diferente, o incluso una tenga potencial y la otra no (este caso es más raro)? Pues esto es posible porque, desde el momento en que en ese conductor existe una diferencia de potencial, es porque existen unas cargas eléctricas. Pero como sabemos, los objetos son eléctricamente neutros, luego ese conductor debe tener cargas tanto positivas como negativas, lo que ocurre es que unas y otras no están juntas, sino separadas en diferentes lugares. Las cargas positivas están alojadas en un extremo, creando un potencial eléctrico positivo en ese extremo, mientras que las cargas negativas están almacenadas en otro extremo del conductor, creando desde allí un potencial eléctrico negativo. Ya tenemos nuestra diferencia de potencial dentro de un conductor.
Y ahora date cuenta de una cosa. ¿Cómo llamamos a un conductor que tiene acumulada carga positiva en un extremo y carga nevativa en el otro? Pues le llamamos pila o batería. De ahí que un condensador (que suele ser el ejemplo de dos placas eléctricas enfrentadas) siempre forme parte de un circuito, que solo funciona si está conectado a uin generador (pila o batería); si no hay pila, no hay corriente, no hay cargas, no hay potencial. Lo que ocurre es que, por simplificar, siempre dejamos de lado el resto del circuito y hablamos directamente de las placas, obviando todo lo demás.
¿Me explico?
Un saludo.
Hola y ante todo gracias por la respuesta.
Has dicho que en realidad el potencial es debe ser referido más propiamente como potencial de un punto del campo, más que como potencial de una carga o conductor - eso creo que me has venido a decir al principio de la respuesta -, entonces yo pienso lo siguiente (a ver si es correcto): Si tenemos dos placas paralelas separadas físicamente una de la otra. A una de ellas le "han quitado" electrones (placa A) y se ha quedado cargada positivamente (+Q). Frente a ella tiene, de iguales dimensiones y geometría, otra placa a la que "le han dado" los electrones (placa B) que le quitaron a la otra placa, y se ha quedado cargada negativamente (-Q). Entonces pregunto pienso a ver si acierto: la placa A de carga + Q, tiene un potencial Va debido a que está en el lugar donde el potencial por efecto de la placa B con carga -Q es precisamente Va (de la misma forma que una carga de prueba qp tiene un potencial Vp al localizarla en un punto del campo creado por una carga fuente puntual qf por efecto de dicha carga fuente qf, pero el origen del potencial Vp es la carga fuente qf). Esta situación sería "mirando" desde el punto de vista de que es la placa B la que crea el campo y su consiguiente potencial Va que es donde hemos puesto la placa A. Se podría mirar al contrario invirtiendo el punto de vista considerando que la placa A con su carga +Q es la que crea el campo en uno de cuyos lugares de influencia situamos ahora la placa B con su carga -Q, la cual adquiere por tanto el potencial Vb . En esta situación tendríamos que la diferencia de potencial entre las dos placas (entre los puntos que ocupan las placas) sería VA - VB o viceversa según se mire, en cualquier caso la diferencia seria 0. Si esto fuese cierto, el origen del potencial en cada placa es precisamente la carga de la placa contraria, y no la de la propia carga, y ademas tendríamos que que la diferencia de potencial entre los lugares de la placa A y B es cero.
Por otra parte pienso que si en las proximidades de la placa A "suelto" una carga de prueba (positiva) se me aleja de la placa A (carga +Q) hacia la placa B (carga -Q) y en ese alejarse es donde se desarrolla el trabajo que es a la postre el potencial en ese punto donde suelo la carga de prueba.
No lo entiendo la verdad, y lo entiendo menos cuando me dices: Las cargas positivas están alojadas en un extremo, creando un potencial eléctrico positivo en ese extremo, mientras que las cargas negativas están almacenadas en otro extremo del conductor, creando desde allí un potencial eléctrico negativo. Ya tenemos nuestra diferencia de potencial dentro de un conductor.
No quiero ser pesado pero sigo sin ver que significa que la placa tal y tiene potencial tal, y que significa diferencia de potencial entre dos placas enfrentadas cada una con su repectivo potencial.No concilio esta idea con la diferencia de potencial entre dos puntos de un campo creado por una carga puntual, que si lo veo como el trabajo para ir de uno a otro punto.
A ver si me lo puedes hacer ver por favor. Muchísimas gracias.
Hola de nuevo.
Creo que tenemos que hacer un par de puntualizaciones. Pongo en cursiva tu comentario, y añado la matización:
Has dicho que en realidad el potencial es debe ser referido más propiamente como potencial de un punto del campo, más que como potencial de una carga o conductor
Si es esto lo que ehe dado a entender, me he expresado mal. No existe el potencia DE un punto, sino el potencial creado POR una carga EN un punto.
Entonces pregunto pienso a ver si acierto: la placa A de carga + QUE, tiene un potencial Va debido a que está en el lugar donde el potencial por efecto de la placa B con carga -Q es precisamente Va (de la misma forma que una carga de prueba qp tiene un potencial Vp al localizarla en un punto del campo creado por una carga fuente puntual qf por efecto de dicha carga fuente qf, pero el origen del potencial Vp es la carga fuente qf)
No es correcto. Corrijo:
La placa A de carga Q crea un potencial Va debido a que tiene carga. Ese pontecial vale:
Va = K · Q /r
Ahora bien; ese potencial lo crea en el espacio que le rodea. Cuando en algún lugar de ese espacio situamos otra carga B, de valor q', esa nueva carga B adquiere ENERGÍA POTENCIAL ELÉCTRICA (Ep) como consecuencia de que:
1.- Se trata de una carga eléctrica
2.- Está situada en un punto del espacio donde hay un potencial eléctrico, creada por la carga A.
Esa energía potencial adquirida por la carga B al estar situada en un punto del espacio donde hay un potencial creado por la carga A se calcula como:
Ep = K · Q · q' / r
Esta explicación es igualmente válida si hablamos de placas cargadas, en lugar de hablar de cargas puntuales.
Veamos más cosas:
En esta situación tendríamos que la diferencia de potencial entre las dos placas (entre los puntos que ocupan las placas) sería VA - VB o viceversa según se mire, en cualquier caso la diferencia seria 0
Efectivamente, la diferencia de potencial es la resta entre los potenciales de las placas, pero esa resta nunca puede dar 0, por la sencilla razón de que el potencial es una magnitud escalar, lo que significa que al calcular su valor debes tener en cuenta el signo de la carga que está creando cada uno de los potenciales. Como una de esas cargas es positiva y la otra negativa, uno de los potenciels será positivo y el otro negativo, por lo que entre dos placas es imposible obtener una diferencia de potencial nula al restarlos.
Más:
Por otra parte pienso que si en las proximidades de la placa A "suelto" una carga de prueba (positiva) se me aleja de la placa A (carga +Q) hacia la placa B (carga -Q) y en ese alejarse es donde se desarrolla el trabajo que es a la postre el potencial en ese punto donde suelo la carga de prueba.
Absolutamente correcto.
No lo entiendo la verdad, y lo entiendo menos cuando me dices: Las cargas positivas están alojadas en un extremo, creando un potencial eléctrico positivo en ese extremo, mientras que las cargas negativas están almacenadas en otro extremo del conductor, creando desde allí un potencial eléctrico negativo. Ya tenemos nuestra diferencia de potencial dentro de un conductor.
No quiero ser pesado pero sigo sin ver que significa que la placa tal y tiene potencial tal, y que significa diferencia de potencial entre dos placas enfrentadas cada una con su repectivo potencial.No concilio esta idea con la diferencia de potencial entre dos puntos de un campo creado por una carga puntual

Veamos. Cuando tenemos dos placas enfrentadas, esas placas no tienen carga porque sí. ¿Qué debemos hacer para que sí que tengan carga? Pues el método más sencillo es conectar esas placas a un circuito eléctrico, de forma que a cada placa le unimos un cable. Pero eso no es suficiente, ya que los cables no aportan cargas; simplemente las hacer llegar. Por esto, será necesario añadir algo más al circuito. Ese algo más, capaz de aportar las cargas positivas y negativas necesarias, es una pila.
Ahora ya tenemos un circuito completo: Una pila que tienes dos polos (uno positivo, donde está acumulada toda la carga positiva y uno negativo, donde está acumulada toda la carga negativa), unos cables conductores, que permiten que las cargas de la pila se muevan libremente por el circuito, y unas placas conectadas a esos hilos. Una de las placas estará conectada al polo + de la pila, por lo que esa placa tendrá una acumulación de carga + procedente de la pila, lo que creará a su alrededor un potencial eléctrico +. La otra placa está conectada al polo - de la pila, por lo que esa placa tendrá una acumulación de carga - procedente de la pila, que creará un potencial - a su alrededor.
Pero realmente no nos interesa qué ocurre en cualquier punto alrededor de las placas (sí que nos interesa cuando hablamos de cargas puntuales). Al hablar de placas, solo nos interesa lo que ocurre en el espacio que hay entre las placas. Y más concretamente, en el lugar ocupado por cada una de ellas. En el lugar ocupado por la placa B, tenemos un potencial creado por la placa A, y viceversa. La diferencia de potencial que hay entre esos dos puntos es lo que llamamos diferencia de potencial entre las placas.
¿Lo entiendes mejor ahora?
Hola, y gracias de nuevo.
Lo de potencial creado por una carga en un punto, aclarado.
Lo de la discusión Potencial-energía potencial creado por una carga o placa (segundo punto de las correcciones), aclarado.
Respecto a la tercera aclaración, tengo que preguntar: ¿Qué significa un potencial positivo y qué un potencial negativo?. (Se refiere a un trabajo que hay "que dar" al sistema, o que "lo da el sistema", según sea negativo o positivo respectivamente, pregunto). ¿Es siempre un potencial positivo (número mayor que cero, por ejem. V= +25 V) el que tiene un conductor cargado con carga positiva? O ¿Puede haber un potencial negativo en número pero positivo en carga?. ¿Es siempre un potencial positivo en carga mayor que un potencial negativo en carga, por ejemplo, es mayor potencial V1= +25 V, que otro  V2= - 100 V?
Respecto a la última corrección: cuando el polo positivo de la pila se conecta con un cable a una placa y le comunica carga positiva en realidad lo que hace es que le arranca electrones y deja la placa "en positivo", con carga positiva. ¿Es correcta la afirmación?. Y cuando el polo negativo de la pila se conecta con un cable a la otra placa enfrentada a la primera, ¿"son esas cargas arrancadas" a la placa las que "colocan" acumulándose en la placa vía polo negativo de la pila-cable-placa?
En cuanto que "diferencia de potencial entre las placas" comprendido.
La verdad no se ni como me aguanta. Otra vez GRACIAS.
Hola:
Te respondo de forma desordenada.
¿Es siempre un potencial positivo (número mayor que cero, por ejem. V= +25 V) el que tiene un conductor cargado con carga positiva?
Efectivamente. Como te explicaba el último día, el potencial eléctrico creado por una carga QUE se calcula mediante la fórmula:
V = K · Q /r, donde K es la constante dieléctrica del medio en el que esté la carga, Q es el valor de la carga incluyendo su signo, y r es la distancia desde la carga hasta el punto donde queremos calcular el potencial creado por ésta. Como se puede comprobar con la fórmula, si una carga es negativa, el potencial creado por ésta será negativo (por ejemplo, -25v), y si la carga es positiva, el potencial creado por ésta será positivo (por ejemplo, 25v)
¿Puede haber un potencial negativo en número pero positivo en carga?
Absolutamente imposible. El potencial creado por una carga tendré el mismo signo que ela carga siempre.
¿Es siempre un potencial positivo en carga mayor que un potencial negativo en carga, por ejemplo, es mayor potencial V1= +25 V, que otro  V2= - 100 V?
Efectivamente. Por definición, el potencial eléctrico creado por una carga positiva siempre será mayor que el creado por una carga negativa, ya que hay que tener presente el signo.
Respecto a la tercera aclaración, tengo que preguntar: ¿Qué significa un potencial positivo y qué un potencial negativo?. (Se refiere a un trabajo que hay "que dar" al sistema, o que "lo da el sistema", según sea negativo o positivo respectivamente, pregunto)
De alguna manera, sí que se refiere al trabajo, pero intentar relacionar el trabajo con el potencial es peligrosísimo. Esto es un concepto teórico, y resulta algo complicado de entender, pero vamos a intentarlo.
El campo eléctrico es un entorno conservativo, lo que significa que el trabajo que se hace no desaparece; se conserva. Esto ya nos lleva a dos preguntas:
1.- ¿Por qué hay que hacer trabajo? Por la sencilla razón de que mover una carga dentro de un campo eléctrico no es físicamente gratis. El precio que se paga por moverla es trabajo. Otra cuestión es quién hace ese trabajo. Para acercar una carga + a una carga -, como esto es lo que ocurre de manera natural (cargas de diferente signo se atraen), el trabajo lo hará el propio campo; es un trabajo propio y se identifica porque al calcularlo se ontiene signo positivo. Para acercar dos cargas de igual signo, como esto va "contra natura", el propio campo no va a querer hacerlo. El trabajo deberemos realizarlo nosotros; es un trabajo externo y se identifica porque al calcularlo se obtiene signo negativo.
2.- Si el trabajo no desaparece, ¿dónde va a parar? O ¿De dónde ha salido? En el caso de que sea un trabajo externo, nosotros tendremos que comunicar ese trabajo, y quedará almacenado "dentro" de la carga que se mueve, en forma de energía potencial. La carga que hemos movido tendrá más energía potencial de la que etenía antes. En el caso de que sea un trabajo propio, ese trabajo va a salir de la carga que se está moviendo, que lo tenía almacenado en forma de energía potencial, al moverse, esa carga irá perdiendo energía potencial, que se está transformando en el trabajo necesario para realizar ese movimiento.
Aclarados estos dos puntos, volvemos a la pregunta inicial:¿Dónde está la relación entre el potencial y el trabajo? Pues está en que el potencial es el trabajo que hay que hacer para desplazar cada coulombio de carga. Aquí es donde está el problema.
No podemos relacionar el signo del potencial que hay en una región del espacio con el signo del trabajo necesario para desplazar una carga de muestra por esa región del espacio. La razón es que HAY QUE TENER PRESENTE TAMBIÉN EL SIGNO DE LA CARGA QUE SE VA A MOVER.

La paciencia debe ser conservativa porque la que has tenido en estas preguntas ha sido considerable y el trabajo que has realizado se ha almacenado en forma de energía potencial gratificatoria, la cual ahora se devuelve. GRACIAS.
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