Potencial Elétrico

1. ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA

Considere uma carga positiva próxima de uma carga negativa. A carga positiva adquire energia potencial elétrica. Quando a carga é solta, essa energia se transforma em energia cinética.

 

O cálculo da energia potencial elétrica é dado pela expressão abaixo:

 

 

Onde definimos k como a constante eletrostática do meio, Q e q as cargas que interagem entre si, com seu valor algébrico (isto é, com sinal) e d a distância que separa o centro de massa das duas cargas.

       

Grandezas	Unidades:
Energia potencial (E)	J (joule)
Cargas elétricas (Q e q)	C (coulomb)
Distância entre as cargas (d)	m (metros)
Constante eletrostática (k)	N.m2/C2

 

2. POTENCIAL ELÉTRICO (V)

O potencial elétrico pode ser definido como a capacidade de dar energia potencial elétrica. Portanto, o potencial é a razão entre a energia potencial elétrica e a carga.

 

A expressão abaixo calcula o potencial elétrico de uma carga puntiforme.

 

 

Repare que as dependências são as mesmas do campo elétrico, ou seja, depende do meio (k – constante eletrostática), da carga geradora Q e da distância d do ponto a carga. A diferença é que o potencial elétrico é uma grandeza escalar.

 

A unidade de potencial é volt (V).

 

3. POTENCIAL ELÉTRICO – VÁRIAS CARGAS

O campo elétrico resultante entre várias cargas é calculado pelo somatório vetorial do campo elétrico gerado por cada carga.

 

O mesmo raciocínio é feito para o cálculo do potencial e energia potencial gerada por várias cargas. A diferença é que essas grandezas são escalares, portanto, é mais simples calcular a resultante.

       

 

Assim como definimos o potencial resultante num determinado ponto do espaço, também podemos definir a energia potencial elétrica como:

 

 

4. SUPERFÍCIEIS EQUIPOTENCIAIS

A superfície equipotencial é uma região onde todos os pontos possuem o mesmo potencial elétrico.

 

Considere a carga puntiforme Q abaixo. As superfícies esféricas que tenham a carga como centro são superfícies equipotenciais.

       

5. DIFERENÇA DE POTENCIAL (U)

Considere uma carga positiva Q que gera um campo elétrico para fora da carga. O potencial no ponto A (mais próximo da carga) é maior que no ponto B. Uma outra carga positiva q é colocada no ponto A. O campo elétrico produzido por Q gera uma força elétrica sobre q. A partícula se desloca do ponto A para o ponto B.

  

 

Repare que a partícula se desloca pois há uma diferença de potencial entre os pontos  A e B. A diferença de potencial U é definida pela expressão.

 

U_AB = U_A – U_B

 

6. TRABALHO DA FORÇA ELÉTRICA

A partir do trabalho da força elétrica podemos definir a diferença de potencial para um campo elétrico constante.

 

       

 

Pratique: Exercícios de Potencial elétrico, com resolução comentada.