La energía potencial eléctrica (U) es la energía guardada por la distancia entre dos o más cargas.
Si dejas libres las cargas, esa U se transforma en movimiento.
Regla de oro: haces trabajo contra la fuerza eléctrica y ese trabajo queda guardado como U.
Analogía mochila: acercar cargas que se repelen cuesta esfuerzo como subir cuesta arriba; alejar cargas que se atraen también cuesta. Ese esfuerzo no se pierde, queda guardado.
2. Conceptos clave
Carga q: propiedad positiva o negativa. Igual signo se repele, distinto signo se atrae. Se mide en culombios (C).
Fuerza eléctrica: el empujón si se repelen o el jalón si se atraen.
Trabajo W: esfuerzo con desplazamiento al mover una carga.
U: energía guardada por la posición relativa entre cargas. Se mide en julios (J).
Infinito: tan lejos que las cargas ya no se sienten. Ahí U = 0 por definición.
3. Fórmula para dos cargas puntuales
Para q1 y q2 separadas una distancia r:
U = k x q1 x q2 / r
k = 9 x 10^9 N·m2 / C2, r en metros, q en culombios.
Claves: si r es pequeño, U es grande en tamaño. Estar cerca es intenso. Si r es enorme, U tiende a 0.
Recuerda: 1 microculombio = 1 μC = 10^-6 C. Convierte siempre a C y a m antes de reemplazar y conserva el signo de cada q.
4. El signo lo dice todo
U positiva (+ con +): repulsión. Hay que empujar para juntarlas. Si las sueltas, salen disparadas.
U negativa (+ con -): atracción. Hay que sujetarlas para separarlas. Están atadas.
En resumen: U positiva = ganas de separarse. U negativa = ganas de quedarse juntas.
5. Relación con el trabajo
W = -ΔU = U inicial - U final, donde ΔU = U final - U inicial.
Si la fuerza eléctrica hace trabajo positivo, U baja porque se gasta en movimiento.
Con más de dos cargas: la U total es la suma de la U de cada pareja, calculada con la misma fórmula y sumada con su signo.
6. Ejemplo modelo para el examen
q1 = +2 μC, q2 = +3 μC, r = 0,5 m
Paso 1: pasar a unidades base: q1 = 2 x 10^-6 C, q2 = 3 x 10^-6 C
Paso 2: U = (9 x 10^9) x (2 x 10^-6) x (3 x 10^-6) / 0,5 = 0,108 J
Interpretación: U positiva indica repulsión. Costó trabajo acercarlas y si las sueltas, esos 0,108 J se vuelven movimiento.
7. Checklist final
U en J, q en C, r en m.
Conserva los signos de q para obtener el signo de U.
Formatom