Para acercar dos cargas iguales debemos hacer un trabajo y entre mas cercanas las queremos, mas trabajo tenemos que hacer. Peor todavía si queremos acercar varias cargas, porque entonces necesitamos hacer el trabajo para acercar una, multiplicado por el número de cargas que queremos acercar.
Digamos que tenemos dos cargas positivas, una fija y otra móvil, y queremos acercar una a la otra. Cuando empezamos a mover la carga que queremos acercar, esta va aumentando su energía o potencial eléctrico (eléctrico porque estamos hablando de cargas eléctricas) y entre mas cerca esté una de otra, mayor energía tendrá esa carga móvil. Si ahora la soltamos (recordemos que cargas iguales se repelen), la carga móvil se separará de la carga fija a una velocidad y distancia que dependerá de que tan cerca estaban una de otra. Esto lo describimos diciendo que la carga móvil cambió su energía potencial por energía cinética (de movimiento) y se alejó de la carga fija.
Ya que la energía potencial eléctrica depende de la cantidad de carga que estamos moviendo, es mejor describir la energía potencial por unidad de carga y esto se llama potencial eléctrico, que podemos describir en la siguiente forma,
trabajo o cambio en energía eléctrica
potencial eléctrico = --------------------------------------
unidad de carga movida
que, por supuesto, puede escribirse como una ecuación,
en la que el potencial se denomina simplemente voltage y se simboliza con la letra V, W es el trabajo o energía que hicimos para mover la carga y se mide en Joules, y q es la carga movida y se mide en Coulombs. Esto hace que el potencial eléctrico se mida en Joules por Coulomb, que es como se define 1 Volt.
En este ejemplo la cantidad de trabajo hecho por la persona es 30 J, que es también la cantidad de energía potencial eléctrica que poseen las tres cargas juntas. El potencial eléctrico es la cantidad de energía por unidad de carga
En su posición original las cargas no tenían energía, por lo que su potencial eléctrico era 0 Volts. Sin embargo, una vez que se han separado ya tienen un potencial eléctrico de 10 Volts, por lo que podemos decir que la diferencia de potencial eléctrico desde un punto al otro es de 10 Volts.
Es importante notar que el potencial eléctrico describe la cantidad de energía por unidad de carga y esto significa que cuando una carga se suelta, el campo eléctrico hará 10 Joules de trabajo sobre la carga, de manera que esta tendrá una energía cinética de 10 Joules en el instante antes que choque con la carga negativa.
Para objetos como baterías especificamos la diferencia de potencal dentro de ella. Por ejemplo, una batería D tiene 1.5 Volts, lo que significa que por cada Coulomb de carga que se mueve desde el lado negativo al lado positivo de la batería, se hará un trabajo de 1.5 Joules.
Una batería AA también tiene 1.5 Volts, de manera que cada Coulomb de carga que se mueve de un lado al otro hará 1.5 Joules de trabajo. La diferencia entre la batería D y la AA es que la primera tiene mas Coulombs de carga, de manera que durará mas tiempo; esto es, la batería AA puede prender un foco sólo durante 15 minutos, mientras que la batería D puede mantenerlo prendido por varias horas. Así, como resultado de tener mas carga, la batería D tiene mas energía y por tanto, aunque hace el mismo trabajo que la batería AA, lo podrá hacer durante mas tiempo; esto es, las dos baterías hacen el mismo trabajo (o tienen la misma potencia).
En la animación arriba por cada carga que pasa por el foco hay 1.5 Joules de trabajo, lo que puede calentar el filamento del foco y producir luz. En contraste con eso, la batería de un coche tiene 12 Volts, donde cada Coulomb de carga que se mueve de un lado al otro hará 12 Joules de trabajo, mientras en el contacto eléctrico de la pared hay 120 Volts, por lo que cada Coulomb de carga hará 120 Joules de trabajo conforme se mueve de uno de los contactos al otro.
Es importante decir que 1 Coulomb en una gran cantidad de carga y que 1 Joule también es una gran cantidad de trabajo. También es importante notar que energía potencial no es lo mismo que potencial eléctrico y este también puede describirse con los términos diferencia de potencial, voltaje, caída de potencial y fuerza electromotriz. La letra que usamos para describir la diferencia de potencial es la letra V y la unidad para diferencia de potencial también es la letra V (Volts), de manera que cuando decimos V = 1.5V, estamos diciendo que la diferencia de potencial es de 1.5 unidades.