Fuerza de campo eléctrico vs potencial eléctrico

La diferencia entre el potencial eléctrico en dos puntos es proporcional al trabajo realizado al mover una partícula cargada en un campo presente. El trabajo es la fuerza multiplicada por la distancia:$F \cdot s$, o más generalmente$\Delta U \propto \int_P \vec{F} \cdot d\vec{s}$.

Dado que la fuerza escala como$\frac{1}{r^2}$debería ser fácil ver por qué al multiplicarlo por la distancia en unidades de$r$esperamos obtener un potencial que escala como$\frac{1}{r}$.

Este proceso también funciona a la inversa, el campo (que es proporcional a la fuerza sobre una partícula) es básicamente una derivada del potencial:$\vec{E} = -\vec{\nabla} U$. Entonces, cambiar el potencial en una región dará como resultado una fuerza que actúa sobre partículas cargadas en esta región.

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Para la transferencia de energía, eche un vistazo al vector de Poynting . Describe el flujo de energía a través del área.

¿El voltaje no produce también fuerza y ​​potencia a distancia?

Casi: es la variación del potencial lo que produce la fuerza. En 1D:

$$F \propto -\frac{dU}{dx} ,$$

y desde

$$\frac{d}{dx}x^{-1} = -x^{-2},$$

queda claro que$U(x)\propto x^{-1}$es compatible con$F(x)\propto x^{-2}$.