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Diferencia de potencial
Teoría
2016 · Extraordinaria · Titular
1B-b
Examen
b) Explique por qué en lugar de energía potencial en un punto debemos hablar de diferencia de energía potencial entre dos puntos.
Energía potencialReferencia de energía

La energía potencial (gravitatoria o eléctrica) no tiene un valor absoluto definido para un punto aislado del espacio. Esto se debe a que la energía potencial es una magnitud que depende de la elección del origen o nivel de referencia, es decir, del punto que decidimos tomar como cero de energía potencial.Matemáticamente, la energía potencial se define a partir del trabajo realizado por la fuerza conservativa al desplazar una partícula entre dos puntos. Si llamamos AA y BB a esos dos puntos, el trabajo realizado por la fuerza es:

WAB=Ep,AEp,B=(Ep,BEp,A)=ΔEpW_{A \to B} = E_{p,A} - E_{p,B} = -(E_{p,B} - E_{p,A}) = -\Delta E_p

Lo que está perfectamente definido y tiene significado físico real es la diferencia de energía potencial ΔEp=Ep,BEp,A\Delta E_p = E_{p,B} - E_{p,A} entre dos puntos, ya que el trabajo realizado por la fuerza conservativa solo depende de los puntos inicial y final, no del camino seguido ni del origen elegido.Si añadimos una constante arbitraria CC a la energía potencial en todos los puntos del espacio (es decir, si cambiamos el nivel de referencia), el valor de EpE_p en cada punto cambia, pero la diferencia entre dos puntos no varía:

(Ep,B+C)(Ep,A+C)=Ep,BEp,A=ΔEp(E_{p,B} + C) - (E_{p,A} + C) = E_{p,B} - E_{p,A} = \Delta E_p

Por esta razón, en Física solo tienen relevancia las diferencias de energía potencial entre dos puntos, ya que son las únicas que están determinadas de forma unívoca y que se pueden medir o relacionar con magnitudes observables como el trabajo. Hablar de la energía potencial en un único punto carece de significado absoluto si no se especifica cuál es el nivel de referencia adoptado.Por convenio, en gravitación se suele tomar como referencia el punto en el infinito (Ep=0E_p = 0 en rr \to \infty), y en electricidad también se adopta frecuentemente ese mismo criterio, lo que permite asignar valores numéricos concretos a la energía potencial, pero siempre teniendo presente que esos valores solo son útiles en tanto en cuanto expresan diferencias respecto al punto de referencia elegido.