Activa JavaScript para disfrutar de los vídeos de la Mediateca.
Potencial electrostático creado por tres cargas en un punto - Contenido educativo
Ajuste de pantallaEl ajuste de pantalla se aprecia al ver el vídeo en pantalla completa. Elige la presentación que más te guste:
En este vídeo calculamos el potencial electrostático de un sistema de tres cargas y el trabajo necesario para llevar una carga de prueba de un punto a otro.
En este vídeo vamos a utilizar el mismo sistema de tres cargas que teníamos en el vídeo anterior pero esta vez vamos a calcular el potencial electrostático en el punto A, el potencial electrostático en el punto B y el trabajo para llevar una carga de prueba de un nanoculombio menos un nanoculombio desde el punto A hasta el punto B.
00:00:04
para hacer esto vamos a aplicar de nuevo el principio de superposición
00:00:26
es decir vamos a calcularnos el potencial de cada una de estas tres cargas en el punto A
00:00:31
y luego las sumaremos
00:00:36
vamos a recordar que esta carga que está a la derecha es la carga 1 que es la positiva
00:00:38
y la que está arriba es la carga 2
00:00:45
la que está abajo es la carga 3
00:00:48
y que tenemos una carga de prueba de menos un nanoculombio.
00:00:50
Y ahora vamos a realizar este ejercicio.
00:01:02
En primer lugar vamos a calcularnos el potencial en el punto A.
00:01:05
Para calcular el potencial, el potencial en el punto A será el potencial que 1 hace en el punto A
00:01:08
más el potencial que 2 hace en el punto A, más el potencial que 3 hace en el punto A.
00:01:17
Esto es el principio de superposición.
00:01:26
Vamos a calcularnos pues el potencial primero que hace 1 en A.
00:01:33
Para calcular el potencial electrostático recordamos que la ecuación es K carga entre distancia.
00:01:41
Este es un escalar, no lleva flecha, lleva la constante, la fuente y la distancia, la distancia elevada a 1.
00:01:50
Si esto fuese potencial gravitatorio también podríamos hacer el mismo problema con tres masas
00:01:58
y aquí pondríamos la masa y aquí la constante de la gravedad universal y un signo menos.
00:02:02
Vamos entonces con el potencial que uno hace sobre el punto A.
00:02:08
¿Cuál es el potencial que uno hace sobre el punto A?
00:02:13
Pues bien, sustituimos en K, 9 por 10 elevado a 9, en la carga, la carga 1, 3 por 10 elevado a menos 6 y la distancia desde 1 hasta A, que son 2 metros.
00:02:15
si sustituimos perdón si realizamos todos estos cálculos nos sale el potencial debido a la carga
00:02:35
1 es de 13.500 voltios el potencial que hace la carga 2 en el punto a será de nuevo 9 por 10
00:02:44
elevado a 9 sustituimos la carga 2 que es menos 2 por 10 elevado a menos 6 y dividimos entre 2 y
00:02:59
en este caso sale menos 9000 voltios. Fijémonos que la carga 3 y la carga 2 son equivalentes nos
00:03:08
da igual que estén arriba o abajo mientras estén a la misma distancia y tengan la misma carga por
00:03:19
lo tanto este también será el potencial debido a la carga 3. Por lo tanto el potencial en A
00:03:24
simplemente será sumar el potencial de 1 más el de 2 más el de 3 que es igual que el de 2 y en
00:03:32
este caso el potencial en el punto A observaremos que es menos 4500 voltios. Este es el potencial
00:03:39
en el punto A. El potencial en el punto B lo calcularemos de forma equivalente. Voy a empezar
00:03:52
aquí arriba para dejarme un hueco para hacer el trabajo, que será el potencial que haga 1 en el
00:04:01
punto B será 9 por 10 elevado a 9, la carga 1 que es 3 por 10 elevado a menos 6 y la distancia que
00:04:08
ahora son 4 metros, 4 metros y esto si hacemos esta operación, vamos a quitar los metros
00:04:20
para que si no hay nada con unidades que no haya nada, si hacemos esta operación nos
00:04:31
sale 6.750 voltios. Observamos que de nuevo la carga 2 y la carga 3 vuelven a ser equivalentes,
00:04:36
La distancia de 2 a B y de 3 a B es la misma y las cargas son iguales.
00:04:46
Esta distancia la calculamos utilizando el teorema de Pitágoras.
00:04:53
Estos son 2 metros y estos son 2 metros, por lo tanto esta distancia,
00:04:57
el potencial de 2 en B que coincidirá con el potencial de 3 en B,
00:05:03
lo calcularemos como 9 por 10 elevado a 9 menos 2 por 10 elevado a menos 6 y aquí tendremos la
00:05:09
distancia que será la raíz cuadrada de 2 al cuadrado más 2 al cuadrado. Si resolvemos este
00:05:18
cálculo saldrá menos 6365 voltios y de nuevo aplicando el principio de superposición calculamos
00:05:26
el potencial en B sumando el potencial de 1 más el de 2 más el de 3 que sale menos 5.980 voltios.
00:05:37
Aquí tenemos el potencial en B. A continuación queremos saber el trabajo que debemos hacer para
00:05:51
desplazar una carga desde el punto A hasta el punto B. No sabemos este trabajo si lo vamos a
00:05:58
hacer nosotros o lo va a hacer el campo. Lo vamos a descubrir cuando lo calculemos. ¿Cómo vamos a
00:06:07
calcular este trabajo? Pues bien, recordamos que por definición de energía potencial el trabajo es
00:06:13
menos la variación de la energía potencial, es decir, es menos la energía potencial final, que
00:06:20
sería la que tiene en B, que es a donde vamos, menos la energía potencial inicial, que es la que
00:06:28
tienen a, que es de donde partimos. Observamos que la energía potencial se puede relacionar
00:06:35
con el potencial electrostático porque la energía potencial es la carga de prueba por
00:06:41
el potencial. Observamos que si multiplicamos por la carga nos aparece aquí la carga que
00:06:50
sería la fórmula de la energía potencial. Por lo tanto, aquí esto lo podemos escribir
00:06:56
como menos la carga de prueba por el potencial en B menos la carga de prueba por el potencial en A
00:07:01
o lo que es lo mismo menos la carga de prueba por el cambio en el potencial. Esta relación de aquí
00:07:10
nos va a indicar cuál es el trabajo que realizamos para desplazar una carga de prueba. Si esto lo
00:07:20
hacemos con gravitación observamos que es exactamente igual esta carga q se sustituiría
00:07:29
por una masa y el potencial sería potencial gravitatorio pero el trabajo para desplazar
00:07:34
una masa entre dos lugares con diferentes energías potenciales sería menos esa masa por la diferencia
00:07:40
de potencial entre esos lugares pues bien vamos a hacer el cálculo sustituimos y veremos que el
00:07:48
trabajo entonces es menos 1 por 10 elevado a menos 9 por el potencial en B menos 5.980 menos
00:07:56
y como este tiene otro signo menos más 4.500 y observamos que al realizar este cálculo el
00:08:09
resultado es más 1,48 microjoules y este es el trabajo que realizamos para desplazar esta carga
00:08:18
que significa este signo más de aquí que es muy importante y por eso lo pongo si el trabajo que
00:08:43
nos sale es positivo significa que es un trabajo en contra del campo trabajo en contra del campo
00:08:51
significa que la carga no tendería a irse de a hacia b de forma natural de hecho ya sabemos por
00:09:05
el vídeo anterior que si ponemos aquí una carga negativa lo que va a hacer es caerse hacia acá
00:09:12
si nosotros la queremos desplazar al revés tendremos que hacer fuerza dicho de otra manera
00:09:16
si yo pongo una pared y suelto esa carga esa carga me va a caer contra la pared y me va a empujar la
00:09:20
pared por lo tanto voy a conseguir energía sin embargo para desplazarla hacia la izquierda
00:09:27
necesito aportarle yo energía por eso tenemos un trabajo positivo y aquí así es como calculamos
00:09:32
el potencial y el trabajo electrostático
00:09:41
- Valoración:
- Eres el primero. Inicia sesión para valorar el vídeo.
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- Idioma/s:
- Autor/es:
- Àngel M. Gómez Sicilia
- Subido por:
- Àngel Manuel G.
- Licencia:
- Reconocimiento - No comercial - Compartir igual
- Visualizaciones:
- 112
- Fecha:
- 22 de enero de 2021 - 19:45
- Visibilidad:
- Público
- Duración:
- 09′ 50″
- Relación de aspecto:
- 1.78:1
- Resolución:
- 1920x1080 píxeles
- Tamaño:
- 200.20 MBytes
Para publicar comentarios debes entrar con tu nombre de usuario de EducaMadrid.
Comentarios
Este vídeo todavía no tiene comentarios. Sé el primero en comentar.