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Potencial electrostático
Teoría
2021 · Extraordinaria · Suplente
B1-a
Examen
a) Razone si son ciertas las siguientes afirmaciones: i) En una región del espacio donde hay un campo electrostático uniforme el potencial electrostático es constante. ii) Si se deja una partícula con carga negativa en reposo en un campo electrostático se moverá hacia la dirección donde el potencial disminuye.
Campo electrostático uniformePotencialMovimiento de cargas
a) Razone si son ciertas las siguientes afirmaciones:

i) En una región del espacio donde hay un campo electrostático uniforme el potencial electrostático es constante.Esta afirmación es FALSA.La relación entre el campo electrostático E\vec{E} y el potencial electrostático VV viene dada por la expresión:

E=V\vec{E} = -\nabla V

Si el campo electrostático E\vec{E} es uniforme y no nulo (es decir, tiene un valor constante y diferente de cero en todos los puntos de la región), el potencial electrostático VV no puede ser constante. Si VV fuera constante, su gradiente (V\nabla V) sería cero, lo que implicaría que E\vec{E} también sería cero, contradiciendo la condición de que existe un campo uniforme no nulo. En un campo electrostático uniforme, el potencial varía linealmente con la posición en la dirección del campo.ii) Si se deja una partícula con carga negativa en reposo en un campo electrostático se moverá hacia la dirección donde el potencial disminuye.Esta afirmación es FALSA.La fuerza F\vec{F} que experimenta una carga qq en un campo eléctrico E\vec{E} es F=qE\vec{F} = q\vec{E}. Sabiendo que E=V\vec{E} = -\nabla V, podemos escribir la fuerza como:

F=q(V)\vec{F} = q(-\nabla V)

Para una partícula con carga negativa (q<0q < 0), la expresión anterior se convierte en:

F=q(V)=qV\vec{F} = -|q|(-\nabla V) = |q|\nabla V

El gradiente del potencial (V\nabla V) apunta en la dirección en la que el potencial VV aumenta más rápidamente. Por lo tanto, la fuerza F\vec{F} sobre una carga negativa tiene la misma dirección que V\nabla V, lo que significa que la partícula se moverá hacia la dirección donde el potencial electrostático AUMENTA, y no donde disminuye. Las cargas negativas se mueven hacia potenciales más altos (menor energía potencial eléctrica U=qVU = qV). Las cargas positivas se mueven hacia potenciales más bajos (menor energía potencial eléctrica U=qVU = qV). La afirmación es, por tanto, incorrecta.