Secundaria def. diferencia de potencial

[Julián]

Espero que me aclaren esta duda.

Entiendo muy bien la definicion de voltaje (en este caso 1 volt) es la diferencia de potencial cuando existe la circulacion de cargas de un ampere (un columb, es decir, 6,25x10^18 cargas que fluyen en 1 segundo) con una resistencia de 1 ohm, es decir, por la resistencia.

pero no entiendo la definicion de un joule sobre un coulomb ( 1J/1C) ¿a q se refiere esa ecuacion? ¿que para que haya la diferencia de potencial o la circulacion de cargas de 1 coulomb hay q realizar un trabajo de un joule? Pero joule no es una definicion "mecanica"?? Entonces para que halla la diferencia de potencial de un coulomb o la circulacion de esa carga (no se cual de las dos) hay q realizar una fuerza sobre un objeto (no se que objeto!) y desplazarlo un metro??

he liedo que si tenemos dos esferas con cargas opuestas de 1 coulomb, si las separamos con un trabajo de 1 joule, entonces entre ambas esperas abrá una diferencia de potencial de 1 volt.
Pero en el caso de un circuito, si tenemos una fuente de alimentacion??

saludos

[Al2000]

Re: def. diferencia de potencial

Voy a tratar de ayudarte sin extenderme mucho. Si crees que es necesario abundar en algún punto, por favor pregunta.

Primero déjame hacerte el comentario de que el joule no es una definición mecánica. Al menos no necesariamente. El joule es una de las muchas unidades disponibles para medir energía (o trabajo, o calor, como gustes). Es la unidad de medida de energía en el SI y representa el trabajo realizado por una fuerza de 1 N en un desplazamiento (paralelo a la fuerza) de 1 m. Las diferentes expresiones de trabajo y de energía pertenecientes a distintas ramas de la Física todas se pueden medir en joules, aunque en muchas ocasiones de usan otras unidades por costumbre o conveniencia. Así es frecuente medir el calor en calorías, la energía eléctrica en kWh, la energía de una partícula cargada en eV.

El llamado corrientemente "voltaje" o mas apropiadamente "diferencia de potencial eléctrico" está intimamente relacionado al concepto de energía potencial (eléctrica). De hecho, podría definirse el potencial eléctrico como la energía potencial por unidad de carga. Se define la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos del espacio como el trabajo (realizado contra fuerzas eléctricas) por unidad de carga para llevar una carga puntual positiva de un punto al otro. En ecuaciones

$$V_{AB} = \frac {W_{AB}} q$$

En el SI, estando el trabajo expresado en joules y la carga expresada en coulombs, la diferencia de potencial de mide en volts (V).

Cuando entre dos puntos de un conductor, en la práctica los extremos de un alambre, se establece una diferencia de potencial, el campo eléctrico asociado a este potencial produce fuerzas sobre las cargas y en consecuencia estas se mueven en el conductor. A esto es lo que llamamos una corriente eléctrica. La corriente eléctrica la medimos en amperes (A). El ampere es la unidad fundamental de la interacción eléctrica en el SI.

Distintos cuerpos, de diferentes formas y tamaños, y compuestos de diferentes sustancias, se comportan de manera distinta cuando se establece en éllos una diferencia de potencial. Al cociente de la diferencia de potencial aplicado y la corriente obtenida se le llama la resistencia eléctrica del cuerpo. En fórmulas

$$R = \frac V I$$

y por fin llegamos al pricipio de tu mensaje. Cuando aplicas un voltaje de 1 V a un conductor y se establece una corriente de 1A, decimos que el conductor tiene una resistencia (entre los puntos que se estableció la diferencia de potencial) de 1 ohm ($\Omega$).

Saludos,

AA

[Julián]

Re: def. diferencia de potencial

muy aclarecedora tu respuesta principalmente la parte que el trabajo es una unidad de energia.

pero si el

trabajo (realizado contra fuerzas eléctricas) por unidad de carga para llevar una carga puntual positiva de un punto al otro.

¿Vendria a ser que esa carga electrica esperimenta un newton y un desplazamiento de 1 metro? ¿Eso es lo que no entiendo? Seguramente no entiendo muy bien la definicion amplio o total del trabajo y sigo qedandome bien con lo mecanico. ya que tu lo dijiste

Es la unidad de medida de energía en el SI y representa el trabajo realizado por una fuerza de 1 N en un desplazamiento (paralelo a la fuerza) de 1 m.

te agradeceria si puedes aclararme esa duda.
saludos

[Al2000]

Re: def. diferencia de potencial

Pues no depende de si lo que mueves es una carga eléctrica o una vaca o cualquier otra cosa que se te ocurra. Si tienes que aplicar una fuerza de 1 N a lo largo de una distancia de 1 m, habrás hecho un trabajo de 1 J. También será cierto que si una corriente de 1 A fluje durante 1 s a través de una diferencia de potencial de 1 V, realizará un trabajo (o disipará una energía) de 1 J. Muchas otras operaciones te llevarán a determinar una cantidad de trabajo igual: mueve 6 trillones de electrones a través de una diferencia de potencial de 1 V y habrás gastado 1 J de energía, jala el émbolo de una jeringa (¿inyectadora?) hasta la marca de 10 cc (con el huequito tapado, no seas tramposo) y habrás realizado un trabajo de 1 J (1 atm x 10 cc, aprox), tómate 4 cc de leche y te habrás nutrido con 1 J de energía, etc, etc, etc...

Saludos,

AA

[Julián]

Re: def. diferencia de potencial

aaaah vendria a ser q la energia es un objeto (ya sea carga, masa) que fluye, se desplaza (ya sea sobre tiempo, distancia, etc)?

[Julián]

Re: def. diferencia de potencial

y la distancia en este caso vendria a ser la diferencia de potencial, el voltaje??. si la carga se desplaza sobre la diferencia de potencial de 1 volt, se realizo un trabajo de un joule

[Al2000]

Re: def. diferencia de potencial

Bueno, ya eso se pone como que medio esotérico ja ja. Mejor le preguntas a alguno de los que se mueven en el borde donde la Física se confunde con la Filosofía

Peace,

AA

[pod]

Re: def. diferencia de potencial

La energía es la capacidad que tienen determinados cuerpos de producir cambios. Hay muchos tipos de energía, dependiendo de por qué el objeto puede producir cambios. Por ejemplo, una encima de una mesa no puede producir muchos cambios, no tiene mucha energía. En cambio, si yo te la lanzo a gran velocidad (con una pistola), si te alcanza puede producirte cambios muy importantes y desagradables. Tiene mucha energía cinética, en este caso. Otro ejemplo, una pila puede crear corriente eléctrica (que no es más que un cambio en la velocidad de las cargas); decimos que tiene energía química, ya que la capacidad de producir estos cambios viene de su composición.

La energía puede pasar de unos cuerpos a otros de dos formas:

- En forma de trabajo, consiste en que el primer cuerpo ejerce cierta fuerza sobre el segundo. A causa de esa fuerza, el segundo cuerpo se desplaza una cierta distancia. Por ejemplo, si yo empujo un bloque estaba parado, está claro que empieza a moverse: ha ganado energía cinética. Yo le he transmitido esa energía mediante la fuerza de mi empujón.

- En forma de calor, debido a poner en contacto cuerpos con diferentes temperaturas. Por ejemplo, cuando cocinamos algo estamos cambiando la estructura de sus proteinas.

Por lo tanto, calor y trabajo son dos formas de transferencia de energía. Si la energía se mide en Joules, cuando queremos saber cuanta energía se ha transmitido también daremos esa cantidad en Joules. Por ejemplo, imagínate que tienes un cuerpo cuya energía total es 10J. Entonces, mediante trabajo le suministras 5J más. Entonces, la energía total pasará a ser 15J. Es por eso que tanto trabajo como calor se miden en las mismas unidades que la energía pura: en el sistema internacional, usaremos el Joule (o Julio, si usamos la traducción rancia al español).

En el caso eléctrico que nos ocupa, una partícula en un campo eléctrico tiene cierta energía. Es fácil entender la razón, el campo eléctrico puede empujar la carga (fuerza de Coulomb), y por lo tanto puede cambiarle la velocidad. Como puede producir cambio, entonces tiene energía. Esa es una energía que la carga puede llegar a tener (si se deja llevar por la fuerza, la acabará teniendo), y por eso se llama energía potencial. La palabra "potencial" significa precisamente eso, que puede llegar a tenerla pero aún no la tiene.

Cuando, finalmente, la carga se deja llevar por la fuerza eléctrica, se empieza a desplazar. Hay una fuerza y un desplazamiento, por lo tanto tenemos lo que antes habíamos llamado trabajo. Es decir, la energía se transfiere del campo a la carga. O, dicho de otra forma, la energía potencial se convierte en energía real (cinética, en este caso) mediante trabajo.

Si uno hace las cuentas, se da cuenta que la energía potencial es proporcional al valor de la carga que utilicemos. Si ponemos el doble de carga, tendremos el doble de energía. Por lo tanto, es conveniente decir cuanta energía tenemos por cada unidad de carga. Esto define una nueva magnitud que llamamos "potencial" (sin la palabra energía delante). Como es energía por unidad de carga, sus unidades serán 1 J/C. Para no escribir tanto, le damos un nombre a esa unidad, el voltio 1 V = 1 J/C.

Es decir, si tenemos una diferencia de potencial de 1V, significa que si ponemos una carga de 1C que se deja "caer" libremente por esa diferencia de potencial, ganará una energía de 1J. ¿Y si ponemos una carga de 17C? Pues entonces ganará 1V · 17C = 17J.

De esta forma, el voltio no es una unidad fundamental, sino que viene definido a partir de las unidades de energía y de carga (que a su vez tampoco son fundamentales, pero eso es otra historia).

[Laron]

Re: def. diferencia de potencial

Es decir, la energía se transfiere del campo a la carga. O, dicho de otra forma, la energía potencial se convierte en energía real (cinética, en este caso) mediante trabajo.

También podriamos decir que esa energía real es energía eléctrica?

Y si aplicamos una diferencia de potencial de 1V, quiere decir que, estamos dandole a una carga de 1C una energía de 1J?

[Julián]

Re: def. diferencia de potencial

Y si aplicamos una diferencia de potencial de 1V, quiere decir que, estamos dandole a una carga de 1C una energía de 1J?

le estamos dando una energia de 1 J potencialmente.

ya entendi que cuando aplicamos una diferencia de potencial de 1 V a una carga de 1 C, le damos una energia de 1 J (potencialmente). Pero el final mi duda es: si un 1 J es la energia, trabajo que se le transmite a un cuerpo de 1 Kg que experimenta una aceleración de 1 m/s^2. Entonces al estar la carga de 1 C en presencia de una diferencia de potencial de 1 V ¿Esta (carga) experimentará una aceleración de 1 m/s^2 ? eso es lo que me falta comprender

[pod]

Re: def. diferencia de potencial

También podriamos decir que esa energía real es energía eléctrica?

No, no existe la "energía eléctrica" como tal (ya sé que es una expresión que se usa mucho en la vida cotidiana, pero físicamente no existe). La energía potencial se ha transforma en energía cinética.

Y si aplicamos una diferencia de potencial de 1V, quiere decir que, estamos dandole a una carga de 1C una energía de 1J?

Si se deja que esa carga atravieselibremente esa zona, entonces ganará una energía de 1J. Pero si no dejamos que esa carga se mueva, por ejemplo si la atamos con cadenas para que esté quietecita, entonces no ganará energía cinética. Por eso decimos que es energía potencial, porque es la energía que podría adquirir si ocurren determinadas cosas.

si un 1 J es la energia, trabajo que se le transmite a un cuerpo de 1 Kg que experimenta una aceleración de 1 m/s^2.

Esto no es del todo correcto. Un julio es la energía que adquiere un cuerpo de un 1kg que estaba parado y empieza a moverse a la velocidad de 1m/s. La aceleración da igual, sólo nos dirá cuanto tiempo tardará en acumular toda esa energía (es decir, la potencia).

Entonces al estar la carga de 1 C en presencia de una diferencia de potencial de 1 V ¿Esta (carga) experimentará una aceleración de 1 m/s^2 ? eso es lo que me falta comprender[/QUOTE]

[Julián]

Energia

Como se pudo relacionar las diferentes energias en una misma unidad. que la energia que se trasmite a un cuerpo de un kilogramo y que se acelera 1m/s^2 y se desplaza 1 metro es la misma que se necesita para aumentar un grado kelvin un kilogramo de agua o la misma para deplazar una carga de 1 coulomb en una diferencia de potencial de 1 volt.

Supongase que empiezo que un julio es la energia que se intercambia con un cuerpo que experimenta una fuerza de 1 newton y se desplaza un metro. En el caso del calor especifico, que se necesitan 4.166 julios para aumentar un grado centigrado un gramo de agua. Entonces hay alguna proporcion de que cada particula de agua experimente una fuerza y un desplazamiento y que la suma de todas me de 4.16 julios??

no se si expreso bien mi duda

[Laron]

Re: Energia

Pienso que cada molécula de agua experimentaría el mismo valor

[Al2000]

Re: Energia

Aquí hay una brevísima reseña de James Joule: http://es.wikipedia.org/wiki/James_Prescott_Joule Seguramente podrás conseguir mas historia sobre su trabajo.

Saludos,

AA

[pod]

Re: Energia

Como se pudo relacionar las diferentes energias en una misma unidad. que la energia que se trasmite a un cuerpo de un kilogramo y que se acelera 1m/s^2 y se desplaza 1 metro es la misma que se necesita para aumentar un grado kelvin un kilogramo de agua o la misma para deplazar una carga de 1 coulomb en una diferencia de potencial de 1 volt.

Primero, no es cierto que la energía necesaria para elevar un grado kelvin un kilogramo de agua sea igual al resto de casos que has mencionado. En el resto de casos, la energía necesaria es 1J. Sin embargo, en el caso del agua la energía necesaria es 1 caloría, que equivale a 4,1868J.

En el resto de casos, es simplemente la definición de unidades. Cuando uno define una unidad, lo hace para que las relaciones sean lo más simples posibles. En el sistema internacional, simplemente definen todo eso para que el resultado sea 1J. Hay pocas cosas más sencillas que el uno. No son relaciones fundamentales, es cuestión de ponernos de acuerdos en que es un voltio, qué un Culombio, etc.

Sin embargo, hay muchos otros sistemas de unidades. Hay algunos elegidos de forma que estas relaciones son más complicadas (sin embargo, tienen otras relaciones más sencillas que nos son de utilidad en otros casos.

Supongase que empiezo que un julio es la energia que se intercambia con un cuerpo que experimenta una fuerza de 1 newton y se desplaza un metro. En el caso del calor especifico, que se necesitan 4.166 julios para aumentar un grado centigrado un gramo de agua. Entonces hay alguna proporcion de que cada particula de agua experimente una fuerza y un desplazamiento y que la suma de todas me de 4.16 julios??

no se si expreso bien mi duda

Primero, estás confundiendo energía con trabajo. El trabajo es "transferencia" de energía (igual que el calor). Así, si tú aportas energía a un cuerpo de alguna forma lo haces a través de trabajo (fuerza) o calor (diferencia de temperaturas). El resultado es aumenta en un grado la temperatura. Eso significa que aumenta la energía térmica. En realidad, la energía térmica no es más que la energía cinética de las partículas, así que lo que aumenta es la energía cinética.