¿Qué es la energía potencial eléctrica?
La energía potencial eléctrica es la energía almacenada en un sistema de dos partículas cargadas debido a su interacción electrostática. Para dos cargas puntuales Q1 y Q2 separadas por una distancia r, la energía potencial se expresa como $$U = k \cdot \frac{\text{Q}_1\,\text{(C)} \cdot \text{Q}_2\,\text{(C)}}{\text{r (m)}}$$ donde k es la constante de Coulomb (aproximadamente \(8{,}988 \times 10^9\ \text{N}\cdot\text{m}^2/\text{C}^2\)). Esta relación es de validez universal y utiliza unidades del SI: las cargas en culombios (C), la distancia en metros (m) y la energía en julios (J).
Cómo usar esta calculadora
Introduce las dos cargas Q1 y Q2 en culombios y la distancia de separación r en metros. La calculadora multiplica las cargas por la constante de Coulomb y divide el resultado entre la distancia. Si lo necesitas, usa notación científica (por ejemplo, un microculombio equivale a 0,000001 C). Un resultado positivo indica que las cargas se repelen (signos iguales); un resultado negativo indica que se atraen (signos opuestos).
La fórmula explicada
El signo de cada carga es determinante. Si ambas cargas son positivas o ambas negativas, el producto \(Q_1 \cdot Q_2\) es positivo y se obtiene una energía positiva: hay que aportar energía para acercarlas. Si las cargas tienen signos opuestos, el producto es negativo y el sistema posee una energía menor (negativa), lo que refleja la atracción. La energía tiende a cero a medida que las cargas se alejan hasta el infinito, que es el punto de referencia elegido.
Ejemplo resuelto
Supongamos que \(Q_1 = 1\ \mu\text{C} = 1 \times 10^{-6}\ \text{C}\), \(Q_2 = 2\ \mu\text{C} = 2 \times 10^{-6}\ \text{C}\) y \(r = 0{,}5\ \text{m}\). Entonces $$U = \frac{8{,}988 \times 10^9 \times 1 \times 10^{-6} \times 2 \times 10^{-6}}{0{,}5} = \frac{8{,}988 \times 10^9 \times 2 \times 10^{-12}}{0{,}5} = \frac{0{,}017975}{0{,}5} = 0{,}03595\ \text{J}.$$ Ambas cargas son positivas, por lo que la energía es positiva: la configuración es repulsiva.
Preguntas frecuentes
¿Qué significa un resultado negativo? Una energía potencial negativa indica que las cargas se atraen entre sí; se liberaría energía a medida que se acercan.
¿Es lo mismo que el potencial eléctrico (voltaje)? No. El potencial eléctrico \(V = kQ/r\) es la energía por unidad de carga (voltios), mientras que esta calculadora devuelve la energía total (julios) del par de cargas.
¿Y si introduzco r = 0? La distancia debe ser mayor que cero: la fórmula diverge cuando la separación es nula, por lo que la calculadora devuelve 0 para evitar la división entre cero.
