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2019 · Ordinaria · Reserva
2B-a
Examen

Justifique la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones:

i) Cuando se aproximan dos cargas eléctricas del mismo signo la energía potencial electrostática aumenta.ii) En un punto del espacio donde el campo eléctrico es nulo también lo es el potencial eléctrico.
energía potencial electrostáticapotencial eléctricocampo eléctrico
i) Cuando se aproximan dos cargas eléctricas del mismo signo la energía potencial electrostática aumenta.

La energía potencial electrostática UU entre dos cargas puntuales q1q_1 y q2q_2 separadas una distancia rr viene dada por la expresión:

U=kq1q2rU = k \frac{q_1 q_2}{r}

Donde kk es la constante de Coulomb. Si las cargas son del mismo signo (q1q2>0q_1 q_2 > 0), la energía potencial UU es positiva. Cuando las cargas se aproximan, la distancia rr disminuye. Como rr está en el denominador, y q1q2q_1 q_2 es un producto positivo, al disminuir rr, el valor de UU aumenta (se hace más positivo). Por lo tanto, la afirmación es verdadera.

ii) En un punto del espacio donde el campo eléctrico es nulo también lo es el potencial eléctrico.

La relación entre el campo eléctrico E\vec{E} y el potencial eléctrico VV es E=V\vec{E} = -\nabla V. Si el campo eléctrico es nulo en un punto (E=0\vec{E} = 0), esto significa que el gradiente del potencial es cero en ese punto (V=0\nabla V = 0). Un gradiente nulo implica que el potencial eléctrico es constante en la vecindad de ese punto, no necesariamente que sea nulo.Por ejemplo, dentro de un conductor en equilibrio electrostático, el campo eléctrico es nulo, pero el potencial eléctrico no es nulo; es constante e igual al potencial de su superficie. Otro ejemplo es el punto medio entre dos cargas idénticas y positivas. En ese punto, el campo eléctrico total es nulo debido a la simetría, ya que las contribuciones de campo de cada carga se anulan vectorialmente. Sin embargo, el potencial eléctrico en ese punto no es nulo, sino que es la suma escalar de los potenciales creados por cada carga, y ambos potenciales son positivos:

V=V1+V2=kqr+kqr=2kqr0V = V_1 + V_2 = k \frac{q}{r} + k \frac{q}{r} = 2k \frac{q}{r} \ne 0

Por lo tanto, la afirmación es falsa.