1r ciclo Potencial electrico/confusion con signos

[Clarck Luis]

Hola con todos, he estado leyendo algo de teoria de electrostatica y me he topado con algo que me causa duda, ojala puedan ayudarme.
Segun he leido el concepto de potencial electrico es "energia por unidad de carga", este llamado potencial es generado por una carga (o conjunto de cargas) las cuales pueden ser negativas o positivas. Tengo entendido que cuando hablamos de energia potencial esta puede ser negativa o positiva, dependiendo donde se ubique la particula con respecto al nivel de referencia.
Y aqui viene mi duda, en el caso del potencial electrico el que sea negativa o positiva no depende de su ubicacion con respecto al nivel de referencia si no mas bien a la carga que genera el potencial. Si esta es negativa, entonces genera un potencial negativo y esto implica energia negativa, y cual es el concepto de esto? por que por donde lo mire, una carga negativa siempre va generar puntos de potencial negativo en su entorno.
Para poner mas clara mi duda, en los libros que hablan del tema se habla sobre puntos de mayor y de menor potencial, pero para darle el caracter de "menor" o "mayor" se consideran los signos? Por poner un ejemplo, los libros se refieren a que "-5" es menor que "3"? Y si ese fuera el caso, entonces una carga negativa siempre genera puntos de menor potencial que una carga positiva?
Como yo lo veo la energia potencial que genera una carga negativa es igual de eficiente que la que genera una carga positiva, no veo el porque se dice "menor" o "mayor" potencial.
Para terminar, en la definicion de trabajo dentro del campo:

${W}_{ab}=({V}_{a}-{V}_{b})Q$

Se consideran los signos de los potenciales como de la carga? ya que si ${V}_{b}$ fuera negativo por ejemplo, implicaria que al final se termine sumando con ${V}_{a}$

PD: Espero me haya dejado entender, gracias de antemano.

[Rodri]

Re: Potencial electrico/confusion con signos

En efecto, el potencial creado por una carga fuente tiene en cuenta el signo de ésta y por lo tanto puede ser también positivo o negativo. Cuando tenemos una distribución de carga en el espacio sabemos que existe un campo eléctrico $\vec{E}$en el espacio, generado por dicha distribución. Dicho campo es vectorial. Pero también existe un campo escalar, que es el del potencial V, de forma que se verifica para todo punto del espacio que $\vec{E}=-\nabla V$.

Entonces, si en un punto del espacio x1 se tiene V(x1)=-5 Volt y en otro punto x2, V(x2)=3Volt, podemos decir que V(x1)<V(x2). No hay ningún problema con esto. Para una carga "de prueba" positiva de +1 coulombio, sucede que al ocupar la posición x1 tendría energía potencial -5 julios y si ocupara la posición espacial x2, tendría energía potencial 3 julios. En cambio, si la carga de prueba fuera de -1 coulombio, la energía potencial tendría signos opuestos a los anteriores.

En el fondo hay que pensar que hay cierta simetría entre los valores de potencial positivos y negativos, al igual que la hay entre los de carga. El valor de potencial cero en el fondo es arbitrario (como lo es la asignación de la energía potencial cero en el caso electrostático como en el gravitatorio). Lo fundamental aquí es tener en cuenta que el potencial indica cómo es el campo eléctrico, calculando su gradiente. Así, si sumamos una constante a V(x), tenemos exactamente la misma distribución de campo eléctrico, ya que al tomar el gradiente la constante sumada tiene efecto nulo.

Saludos
Rodri

[arivasm]

Re: Potencial electrico/confusion con signos

El potencial, al igual que la energía potencial, no es una magnitud absoluta, sino relativa a una situación, en el caso de la energía potencial, o un punto, en el del potencial, al que se le asigna el valor 0.

En los sistemas de cargas puntuales la situación referencia más cómoda para la energía potencial es aquélla en la que las cargas del sistema están infinitamente separadas. En el caso del potencial, la referencia más cómoda es la que otorga el cero a los puntos infinitamente alejados de las cargas.

Al actuar de esa manera las cargas positivas contribuyen al potencial con valores positivos, y las negativas con valores negativo. Pero no podemos perder de vista que absolutamente nada impide situar el cero del potencial en cualquier otro lugar, con lo que la afirmación que inicia este párrafo deja de ser válida.

...por que por donde lo mire, una carga negativa siempre va generar puntos de potencial negativo en su entorno.

Esto no es cierto en absoluto: las cargas negativas *sólo* generan potenciales negativos en todos los puntos de su entorno si el cero se sitúa en el infinito. Cualquier otra elección hará que haya puntos con potenciales positivos y otros con potenciales negativos.

Veámoslo con un ejemplo: en el origen de coordenadas tenemos cierta carga negativa. Los potenciales que se indican corresponden a puntos cada vez más distantes de dicha carga. La segunda fila de la tabla recoge los valores con la referencia del 0 en el infinito. La tercera sitúa la referencia en otro lugar.

Recordemos que, como bien indica Rodri, para pasar de una referencia a otra hemos de sumar la misma constante en todos los puntos.

Referencia	P1	P2	P3	P4	Infinito
V=0 en el infinito	-20 V	- 14 V	-8 V	-3 V	0
V=0 en P3	-12 V	-6 V	0	+5 V	+8 V

[Clarck Luis]

Re: Potencial electrico/confusion con signos

Hola, gracias por sus respuestas. No habia tomado en cuenta que estaba considerando un potencial "0" en el infinito. Entonces al igual que en el caso gravitatorio, el signo del potencial electrico tambien depende del nivel de referencia y no solo da la carga que lo genera, si ese es el caso entonces me han quitado mi duda. Gracias denuevo.