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El rayo es posiblemente uno de los fenómenos naturales más espectaculares de la Tierra. Una gran cantidad de carga atraviesa el cielo y puede ser devastadora para cualquier ser vivo que se cruce en su camino hacia el suelo. Esto se debe a la inmensa energía que transporta un rayo: ¡hasta mil millones de julios! Aparte del destello azul que acompaña a un rayo, hay algo invisible que transporta esta gran cantidad de energía: el campo eléctrico. Esta energía se conoce como energía de campo eléctrico.
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Regístrate gratisLa energía del campo eléctrico o energía potencial eléctrica es la energía necesaria para mover un ... a través de un campo eléctrico.
Existe una relación inversa al cuadrado entre la energía y la distancia de separación.
La energía del campo eléctrico es la energía necesaria para mover una carga a través de un campo gravitatorio.
La energía del campo eléctrico es igual a la diferencia de potencial entre dos puntos.
Al aumentar la distancia entre dos cargas puntuales, la energía potencial eléctrica entre ellas ...
La energía potencial eléctrica almacenada en el campo eléctrico de un condensador es directamente proporcional a la diferencia de potencial entre las placas cuando la carga es constante.
En un condensador sin carga(Q = 0) no se almacena energía de campo eléctrico.
Para un sistema de dos partículas cargadas, la energía del campo eléctrico del sistema sólo depende de la carga de una de las partículas.
La unidad de la energía potencial eléctrica es el ...
Un objeto cargado sólo puede mover un objeto no cargado con su fuerza eléctrica.
La energía del campo eléctrico o energía potencial eléctrica es la energía necesaria para mover un ... a través de un campo eléctrico.
Existe una relación inversa al cuadrado entre la energía y la distancia de separación.
La energía del campo eléctrico es la energía necesaria para mover una carga a través de un campo gravitatorio.
La energía del campo eléctrico es igual a la diferencia de potencial entre dos puntos.
Al aumentar la distancia entre dos cargas puntuales, la energía potencial eléctrica entre ellas ...
La energía potencial eléctrica almacenada en el campo eléctrico de un condensador es directamente proporcional a la diferencia de potencial entre las placas cuando la carga es constante.
En un condensador sin carga(Q = 0) no se almacena energía de campo eléctrico.
Para un sistema de dos partículas cargadas, la energía del campo eléctrico del sistema sólo depende de la carga de una de las partículas.
La unidad de la energía potencial eléctrica es el ...
Un objeto cargado sólo puede mover un objeto no cargado con su fuerza eléctrica.
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Enviar comentariosSabemos que los campos eléctricos existen debido a la presencia de cargas, pero también transportan energía que puede transformarse o utilizarse para realizar un trabajo. Esto se denomina energía de campo eléctrico o energía potencial eléctrica y puede definirse sencillamente como sigue:
La energía potencial eléctrica es la energía necesaria para mover una carga a través de un campo eléctrico.
La energía necesaria para mover un objeto también se conoce como trabajo realizado. Por tanto, podemos considerar esta energía como la capacidad de un objeto cargado para realizar un trabajo sobre otro objeto cargado. La figura siguiente muestra el campo eléctrico de una carga positiva, representada por líneas de campo que apuntan radialmente hacia fuera, interactuando con otra carga positiva. La carga positiva del lado derecho experimenta una fuerza y, por tanto, se desplaza hacia la derecha con aceleración. La carga de la izquierda realiza un trabajo sobre la carga de la derecha aplicando una fuerza eléctrica sobre ella y haciendo que se mueva.
La carga positiva de la izquierda ejerce una fuerza electrostática sobre la carga de la derecha debido a su campo eléctrico. El trabajo realizado sobre la carga de la derecha es igual a la energía potencial eléctrica inicial de la carga de la izquierda, StudySmarter Originals
Ahora necesitamos escribir una expresión para la energía potencial eléctrica y para ello consideraremos la energía entre dos cargas puntuales, como se muestra en la figura siguiente. La energía potencial eléctricaentre dos cargas puntuales, una con cargay la otra con cargaseparadas por una distanciaviene dada por la ecuación
dondees la permitividad del espacio libre, que es una constante. Las cargas se miden en unidades de culombiosyse da en metros. La unidad de la energía potencial eléctrica es el julio. Como se muestra en el diagrama siguiente, está claro que existe una relación inversa entre la energía y la distancia de separación, es decir:
La energía potencial eléctrica entre dos cargas puntuales es inversamente proporcional a su distancia de separación, StudySmarter Originals
Los condensadores son dispositivos que pueden almacenar energía potencial eléctrica y liberarla en forma de carga a través de un circuito eléctrico. Están formados por placas paralelas, y cuando se cargan tienen una placa positiva y otra negativa. Hemos mostrado la fórmula que se utiliza para hallar la energía entre dos cargas puntuales, pero necesitamos escribir una para la energía almacenada en un condensador.
Supongamos que un condensador tiene una cargaalmacenada en una de sus placas, y una diferencia de potencial deentre las placas. La energía potencial eléctrica almacenada en el condensadores:
A continuación se muestra un diagrama de este escenario:
La energía almacenada en un condensador es la mitad del producto de la carga en una de las placas y la diferencia de potencial entre las placas, StudySmarter Originals
La energía del campo eléctrico cambia con la distancia, como hemos visto antes, por lo que tiene sentido pensar en la energía de un campo eléctrico dentro de una determinada región del espacio. La energía por unidad de volumen se denomina densidad de energía del campo eléctricoy podemos derivar una ecuación para esta cantidad de la siguiente manera:
Para una intensidad de campo eléctricocon una diferencia de potencial entre las placasy un volumen. También hemos utilizado las siguientes expresiones en la derivación anterior.
Ten en cuenta que se requieren ciertos conocimientos sobre condensadores para la derivación anterior. El volumen entre las dos placas paralelas del condensador se representa gráficamente a continuación.
El volumen entre las placas de un condensador es el producto de la superficie de la cara de una placa y la separación entre las placas, StudySmarter Originals
La densidad de energía es simplemente la cantidad de energía por unidad de volumen contenida en esta región entre las placas.
Podemos poner a prueba nuestra comprensión de la energía del campo eléctrico considerando el siguiente ejemplo.
Q. ¿Cuál es la energía potencial eléctrica entre dos cargas idénticas deseparadas por una distancia de?
A. Para este problema, podemos ver quey la distancia entre las cargas. Podemos utilizar estos valores en la ecuación de la energía potencial eléctrica de la siguiente manera:
La energía potencial eléctrica que existe entre las dos cargas es, por tanto(¡no es mucho!).
Existe una relación inversa entre la energía y la distancia de separación, es decir:
La energía potencial eléctrica almacenada en un condensador que tiene cargaalmacenada en una de sus placas, y una diferencia de potencial deentre las placas es:
Para una intensidad de campo eléctricoen una región de volumen,ladensidad de energía del campo eléctrico viene dada por:
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Lily Hulatt es una especialista en contenido digital con más de tres años de experiencia en estrategia de contenido y diseño curricular. Obtuvo su doctorado en Literatura Inglesa en la Universidad de Durham en 2022, enseñó en el Departamento de Estudios Ingleses de la Universidad de Durham y ha contribuido a varias publicaciones. Lily se especializa en Literatura Inglesa, Lengua Inglesa, Historia y Filosofía.
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Gabriel Freitas es un ingeniero en inteligencia artificial con una sólida experiencia en desarrollo de software, algoritmos de aprendizaje automático e IA generativa, incluidas aplicaciones de grandes modelos de lenguaje (LLM). Graduado en Ingeniería Eléctrica de la Universidad de São Paulo, actualmente cursa una maestría en Ingeniería Informática en la Universidad de Campinas, especializándose en temas de aprendizaje automático. Gabriel tiene una sólida formación en ingeniería de software y ha trabajado en proyectos que involucran visión por computadora, IA integrada y aplicaciones LLM.
Conoce a Gabriel Gabriel
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