Punto con campo eléctrico 0 y potencial distinto de cero

Question

Punto con campo eléctrico 0 y potencial distinto de cero

Alex Chashin

Soy bastante nuevo en física y no entiendo totalmente los conceptos de energía potencial y trabajo. He estado viendo cursos del MIT y me confundí bastante, considerando la siguiente situación:

Tenemos 2 cargas: +4 y -1. En la parte superior hay un punto, donde el campo eléctrico es 0, lo que significa que no habrá fuerza en una carga de prueba que coloquemos aquí, por lo que no ganará velocidad y permanecerá en su lugar. Pero el potencial eléctrico en este punto no es cero, además se vuelve más pequeño cuando pasamos por encima de ese punto (en esta imagen). Los cargos tienden a moverse de un potencial más alto a un potencial más bajo, por lo que según esta afirmación, el cargo debería estar dispuesto a subir. Pero no hay fuerza que pueda empujarlo. Estoy bastante seguro, me equivoqué en algún punto, así que me gustaría que me explicaras esta situación en detalle.

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Punto con campo eléctrico 0 y potencial distinto de cero

biofísico · Answer 1

Piensa en una pelota sentada justo en el vértice de una colina. ¿La energía potencial gravitatoria en la cima de la colina es mayor que la energía potencial gravitacional en la base de la colina? Sí, lo es. ¿Empezará repentinamente la pelota a rodar cuesta abajo debido a este punto? No, no a menos que algo le dé un empujón inicial.

Este es el punto en sus estudios donde necesita reemplazar estos adagios como "las cargas se mueven de energía potencial alta a baja" con algún razonamiento matemático. De hecho, así como la fuerza $\mathbf F$ se relaciona con la energía potencial $U$ por

F = - \nabla tu

$\mathbf F=-\nabla U$ entonces el campo electrico

E

$\mathbf E$ está relacionado con el potencial

V

$V$ por

mi = - \nabla V

$\mathbf E=-\nabla V$

Estas ecuaciones nos dan el "movimiento de mayor a menor energía potencial". Las fuerzas apuntan en la dirección de la energía potencial decreciente. Sin embargo, dado que ha encontrado un punto en el espacio donde $\mathbf E=0$ , has encontrado un punto en el espacio donde $\nabla V=0$ . La carga no se mueve de este punto, y no importa si existen puntos de menor energía potencial en otros lugares. Esto es exactamente lo que razonamos con la pelota en la colina.

Punto con campo eléctrico 0 y potencial distinto de cero

Alex Chashin

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biofísico

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