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Potencial
Elétrico O potencial elétrico ou potencial
eletrostático de um ponto em relação a um ponto de referência, é definido
pelo trabalho da força elétrica sobre uma carga eletrizada no deslocamento
entre esses dois pontos. Sendo uma grandeza escalar, necessita apenas, para ficar totalmente
definida, da intensidade e de uma unidade de medida. Portanto, não requer nem
direção, nem sentido. Fórmula O potencial de um ponto pertencente a um campo elétrico é
encontrado dividindo-se o trabalho pelo valor da carga. Esse valor é sempre
medido em relação a um ponto de referência. Ao se definir um ponto de referência, convenciona-se que o potencial
neste ponto é nulo. Assim, a fórmula para o cálculo do potencial elétrico é dado por:
Onde: VA: Potencial elétrico do ponto A (V) No Sistema Internacional de Unidade (SI) o potencial elétrico é medido
em Volts (Joule/Coulomb) em homenagem ao físico italiano
Alessandro Volta (1745-1827), criador da pilha elétrica. Veja
também: Exercícios de
Campo Elétrico Diferença de Potencial A diferença de
potencial (ddp), também chamada de tensão elétrica ou
voltagem, é uma importante grandeza no estudo dos fenômenos elétricos. No cotidiano, usa-se mais o conceito de diferença de potencial do que
o de potencial elétrico de um ponto. Por exemplo, nos aparelhos elétricos,
normalmente aparece a indicação da sua voltagem.
Quando dizemos que existe uma alta voltagem entre dois pontos,
significa que a carga recebe uma grande quantidade de energia no seu
deslocamento. A diferença de potencial é indicada por: U = VA - VB U: diferença de potencial (V) Exemplo Uma carga elétrica de pequenas dimensões e com intensidade de 4.10-6 C
é transportada de um ponto A para um ponto B de um campo elétrico. O trabalho
realizado pela força elétrica que age sobre a carga tem intensidade de 3.10-4 J.
Determine: a) O potencial elétrico do ponto A, considerando o ponto B como ponto
de referência. Solução: a) Considerando o ponto B como ponto de referência, temos:
b) A diferença de potencial é calculada considerando o potencial nos
pontos A e B. Como o ponto B foi definido como ponto de referência, então VB=0.
Sendo assim, temos: U = VA - VB Potencial Elétrico no Campo de uma Carga Quando um campo elétrico é gerado por uma carga fixa no vácuo, a
diferença de potencial pode ser calculada como sendo:
Onde, U: diferença de potencial (V) Se considerarmos o ponto B infinitamente afastado da carga Q (VB =
0), então teremos que o potencial no ponto A será dado por:
VA: potencial do ponto A (V) Para calcular o potencial elétrico resultante de um sistema de cargas,
basta calcular o valor do potencial de cada carga no campo elétrico e depois
somá-los. Exemplo Uma carga puntiforme de 2.10-8 C, está fixa no vácuo e
gera um campo elétrico a sua volta. Qual o potencial elétrico de um ponto
situado a uma distância de 60 cm desta carga? Considere k0 =
9.109 N.m2/C2 e adote como
referencial o infinito. Solução: Para calcular o potencial
no ponto dado, basta substituir na fórmula. Contudo, devemos ter atenção as
unidades, pois a unidade da distância não está no sistema internacional.
Então, primeiro devemos fazer a mudança de unidade: d = 60 cm = 0,6 m Substituindo:
Superfície Equipotencial Numa superfície equipotencial todos os pontos apresentam um valor
constante para o potencial elétrico. Em um campo elétrico gerado por uma carga puntiforme, as superfícies
equipotenciais serão esferas concêntricas, ou seja, apresentam um mesmo ponto
central. A carga puntiforme situa-se no centro dessas esferas e as linhas de
força são perpendiculares as superfícies equipotenciais. Na figura abaixo representamos uma carga Q, carregada positivamente.
Indicamos ainda as linhas de força e as superfícies equipotenciais.
Energia Potencial Elétrica A energia potencial elétrica está associada ao
trabalho da força elétricas dentro de um campo elétrico. Para uma carga puntual fixa, a energia
potencial elétrica, medida em Joule (J), é expressa pela
seguinte fórmula:
Sendo: Ep: energia potencial elétrica (J) Exercícios Resolvidos 1) Num campo elétrico, uma carga de 2C é levada de um ponto X a um
ponto Y muito afastado, tendo as forças elétricas um trabalho de 100 J.
Determine o potencial elétrico no ponto x: Resposta Dados: Q=2C Segundo a fórmula do potencial elétrico: Vx=Txy/Q Logo, o potencial elétrico no ponto x é de 50 V. 2) Determine o trabalho
de uma carga elétrica colocada em um ponto A cujo potencial elétrico é 2.104 V,
sendo o valor da carga igual a - 6 μC. Resposta Para calcular o valor do trabalho basta multiplicar o valor do
potencial elétrico pela carga elétrica. Todavia, o valor da carga está em microcoulomb, sendo 1 microcoulomb =
1,0 × 10-6 coulomb, logo: T = - 6.10 - 6. 2.104 |
