La energía potencial eléctrica

vamos a repasar la energía potencial gravitacional que vimos hace muchos vídeos para después hacer una analogía con la energía potencial eléctrica entonces vamos a empezar nuestro repaso de energía potencial gravitacional dibujando la superficie de la tierra o sea no tiene que ser a fuerzas la tierra puede ser cualquier otro objeto porque cualquier objeto atrae objetos hacia él a través de un cierto campo gravitacional pero vamos a pensar en la tierra porque es un poco más sencillo bueno entonces lo que aprendimos hace varios vídeos es que si colocamos una masa m a una altura h a una cierta altura h entonces la energía potencial gravitacional de ese objeto o de esta masa estaba dada multiplicado la masa con la constante de gravedad que es 9.81 metros sobre segundo al cuadrado en el caso de la tierra multiplicado con la altura también podríamos reescribir esto como la fuerza gravitacional la voy a poner así multiplicada por la altura nada más combinamos estos dos términos en este de acá y la idea detrás de la energía potencial era que el objeto por estar en esta posición tenía una cierta energía que se podía aprovechar cuando lo soltaba moss entonces y ahora soltábamos este objeto se iba empezar a acelerar e iba a convertir toda esta energía potencial bueno suponiendo que no se está escapando nada de energía pero iba a convertir esta energía potencial en energía cinética entonces la energía potencial tiene que ver con donde está un objeto con su posición pero bueno para adquirir esta energía potencial no no podíamos haberlo obtenido así de gratis teníamos que haber llevado el objeto desde la posición inicial que era el suelo de la tierra hasta esta altura h entonces podemos pensar a la energía potencial gravitacional como el trabajo necesario para mover el objeto hasta este punto de acá y algo que es importante es desde donde estamos diciendo que estamos moviendo el objeto desde desde una altura cero hasta hasta una altura h vale hasta una altura h bueno entonces cuál sería el trabajo necesario para realizar eso para mover el objeto desde cero hasta h pues para empezar la fuerza que necesitamos que necesitamos contrarrestar es fg es fg sale entonces tenemos que contrarrestar esta fuerza la bueno estaba hacia abajo la puse hacia arriba porque hacia allá tenemos que ir entonces debemos aplicar una fuerza hacia arriba de la misma magnitud que fg al principio puede que necesitemos un poquito más para que el objeto se empiece a mover pero en cuanto se empiece a mover ya nada más necesitamos seguir aplicando esto para que se siga moviendo hacia arriba vale bueno entonces esa es la fuerza que hay que aplicar y cuál es la distancia que necesitamos que necesitamos o bueno en la cual necesitamos mover ese objeto pues justo es h entonces recordando que el trabajo que el trabajo está dado y multiplicando la fuerza por la distancia tenemos que en este caso en este caso la fuerza del trabajo perdón el trabajo requerido para mover el objeto está dado por la fuerza que estamos aplicando que es fg multiplicado por la distancia que aquí sería h entonces esto está muy padre porque cuadra con lo de arriba y entonces al parecer vamos bien pero ojo todo lo hicimos tomando como punto de referencia el suelo de la tierra pero bien podríamos haber tomado como por un punto de referencia 10 metros por debajo o bien desde una plataforma de 5 metros de hecho esto va a ser muy útil cuando pensemos en otro tipo de energía potencial o sea no nos interesa pensar en la energía potencial como algo relativo no como algo absoluto como en este caso en este caso es absoluto porque siempre el marco de referencia es el cero vale pero nos interesa poder tener pues un poco más de flexibilidad por ejemplo o sea todavía en este contexto podríamos pensar en el trabajo requerido para levantar algo que está a menos 5 metros o sea a 5 metros bajo suelo entonces ahora podríamos pensar en una cierta energía potencial y energía potencial con respecto a este punto de referencia y la podríamos llamar pues no sé dejando con él algún nombre energía potencial gravitacional con respecto al punto menos 5 vale entonces podríamos hacer algo de este estilo a lo mejor no se utiliza mucho a lo mejor si puede ser que alguien le importe cuál es el trabajo necesario para levantar objetos desde menos cinco metros bueno entonces suficiente por ahorita de la energía potencial gravitacional vamos a la energía potencial eléctrica y en realidad vamos a ver que es algo muy similar sólo que ahora la fuente de la energía potencial es algo un poco distinto y tiene que ver con campos eléctricos entonces déjame dibujar por acá algo que cause un campo eléctrico bueno antes de es una pequeña aclaración o sea acá en la en el caso de los campos gravitacionales pues no tienen por qué ser constantes aquí como estamos cerca de la tierra podemos pensar que si es constante que no varía mucho según varía la altura de modo similar con los campos eléctricos pues no necesariamente son constantes pero vamos a utilizar un caso o eléctrico constante para que las cosas sean más sencillas y bueno si quieres saber cómo se le hace para construirlo y demostrar que en efecto lo es puedes ver los vídeos anteriores pero la idea básicamente es es tomarse una placa cargada infinita aquí le estamos viendo de lado y decir que tiene carga uniforme y pensar que tiene carga uniforme vale entonces en los vídeos pasados vimos que eso lo que hacía era justo generar un campo eléctrico uniforme bueno vamos a pensar que esta placa infinita tiene carga positiva y entonces al dibujar su campo eléctrico se vería más o menos así se verían flechas hacia arriba las flechas son hacia arriba porque acuérdate que que tenemos que ver hacia dónde se iría una carga positiva y la carga positiva se va a alejar de esta placa cargada positivamente porque tienen la misma carga entonces se verían como puras flechitas de la misma longitud vale de la misma longitud ok entonces vamos a algunas preguntas interesantes o sea en el vídeo pasado vimos cómo calcular pues la magnitud de este campo eléctrico en términos de la densidad de carga ahorita para simplificar un poco las cosas vamos a pensar que el campo eléctrico ya está dado y es de 5 newtons por colom es un campo bastante fuerte pero va a hacer que las cuentas sean sencillas entonces pregunta cuánto trabajo necesitamos cuánto trabajo necesitamos para mover una carga positiva de 2 con blums hasta este punto de acá que está que está a 3 metros hacia abajo entonces está ésta de acá es de 3 metros 3 metros entonces cuánto trabajo necesitamos para hacer ese movimiento está bueno necesitamos ver cuánta fuerza hay que aplicar y qué distancia la distancia ya la tenemos entonces sería bueno tener la fuerza y la fuerza que necesitamos para mover esta carga pues justo debe de contrarrestar la fuerza causada por el campo eléctrico y cuál es esa fuerza causada por el campo eléctrico pues es una fuerza que va hacia arriba y que podemos calcular de la definición de de campo eléctrico déjame poner la formulita por acá para que empecemos a hacer un poco de cuentas teníamos que el campo eléctrico estaba dado por la fuerza y entre carga de este forma desde de este modo la fuerza la fuerza que ejerce el campo eléctrico está dada por la carga multiplicada con el campo eléctrico sale y aquí tenemos la información para encontrar esa fuerza la carga nos dicen que es de 2 kilos el campo nos dicen que es de 5 newtons por colom y entonces aquí sería igual a 10 a 10 minutos vale entonces justo para poder mover esta carga necesitamos contrarrestar esta fuerza tenemos que hacer una fuerza hacia abajo de 10 newtons otra vez quizás al principio debe ser un poco mayor pero bueno ya que se empiece a mover basta aplicar 10 newtons hacia abajo va bueno ya tenemos la fuerza que hay que aplicar pero lo que nos interesa es encontrar el trabajo entonces queremos ver el trabajo necesario para movernos 3 metros y el trabajo está dado y calculando fuerza por distancia ya tenemos la fuerza que es 10 newtons 10 newtons y la distancia que es 3 metros 3 metros entonces el trabajo sería igual a 30 newtons metros y un newton metros es un newton metro es un joule y entonces son 30 yoox muy bien entonces justo esto es lo que vamos a pensar como la energía potencial eléctrica vale otra vez aquí tenemos algo en términos de jules gilson unidades pues pero también de energía y entonces justo pensamos en la energía potencial eléctrica como la energía que tiene una carga por estar en este punto bueno en este caso por estar en este punto con respecto a este punto eso es importante siempre es con respecto a otro punto vale entonces a esto de acá no se podríamos podríamos ponerle un nombre sofisticado como como la energía potencial eléctrica que tiene que tiene esta carga no sé en el punto p 2 con respecto al punto p 1 es una anotación bueno más o menos complicada pero la idea es ese siempre hay que decir en donde estamos y con respecto a donde lo estamos considerando bueno que más nos permite hacer esto de la energía potencial eléctrica pues no sé o sea por ejemplo si conociéramos la masa déjame ponerlo con un color brillante si supiéramos que esta carga tiene una masa de un kilogramo de un kilogramo entonces pues podríamos hacer cosas como preguntarnos lo siguiente o sea agarramos la carga la movemos a este punto y ahora la soltamos que sucede bueno pues el campo eléctrico empezará a mover esa carga hacia arriba y una buena pregunta sería saber sería saber a qué velocidad va a estar esa carga en este momento cuando llegue a este punto de acá y bueno si suponemos otra vez que no se escapa nada de energía y por calor ni nada raro entonces justo justo la la velocidad va a estar dada por la fórmula de energía cinética verdad porque toda la energía potencial eléctrica en este momento va a estar convertido en energía potencial cinética y por lo tanto podríamos hacer los siguientes cálculos podríamos ponerle que 30 wheels 30 jules que son estos los de la energía potencial eléctrica se convierten en energía cinética y la energía cinética está dada por un medio de la masa por la velocidad al cuadrado vale sabemos que la masa es 1 entonces esto es un medio de la velocidad al cuadrado pasando el 2 multiplicando tenemos que la velocidad al cuadrado es igual a 60 y por lo tanto la velocidad sería igual a raíz a raíz de 60 y raíz de 60 es más o menos como 7 puntos 7 y cachito va entonces podemos hacer ese tipo de cosas entonces qué nos dice que nos dice este pequeño problema que acabamos de hacer que si movemos esta carga a este punto y la soltamos entonces a llegar otra vez al punto inicial su velocidad va a ser como de 7.7 metros sobre segundo vale bueno entonces esto está padre espero que esto más o menos te dé una idea de qué qué es la energía potencial eléctrica y más o menos los dibuje aquí juntos para que pudiéramos hacer la analogía y veamos que no es algo muy distinto de la energía potencial gravitacional de hecho son bastante similares pero la principal diferencia es que acá la fuente es un campo eléctrico vale el campo eléctrico es lo que causa la energía potencial eléctrica bueno nos vemos en el siguiente vídeo