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. Show
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. FórmulaO 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. Diferença de PotencialA 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. O voltímetro é um instrumento usado para medir a ddpQuando 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) ExemploUma 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 CargaQuando 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: Sendo, 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 EquipotencialNuma 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 ElétricaA 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) Para saber mais, leia também:
Exercícios Resolvidos1) 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: Ver 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. Ver 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 Leia também
Bacharel em Meteorologia pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) em 1992, Licenciada em Matemática pela Universidade Federal Fluminense (UFF) em 2006 e Pós-Graduada em Ensino de Física pela Universidade Cruzeiro do Sul em 2011. Como funciona uma superfície equipotencial?Superfícies equipotenciais são superfícies de um campo elétrico, onde todos os pontos apresentam mesmo potencial elétrico, ou seja, suas linhas de força são sempre perpendiculares a sua superfície. Se um condutor elétrico apresenta equilíbrio em sua superfície, esta superfície é equipotencial.
Qual o trabalho realizado para movimentar uma carga ao longo de uma superfície equipotencial?O trabalho da força elétrica durante o deslocamento de uma carga elétrica puntiforme sobre uma superfície equipotencial é nulo. 2. As superfícies equipotenciais são, em cada ponto, ortogonais à linha de força que representa o campo elétrico e, consequentemente, ortogonais ao vetor campo elétrico .
Como calcular o trabalho realizado pela força elétrica?O cálculo do trabalho da força elétrica pode ser feito a partir do produto entre o módulo da carga e a diferença de potencial elétrico, em volts, a que essa carga é submetida.
Como calcular as superfícies equipotenciais?Ao colocarmos uma carga elétrica puntiforme em um ponto qualquer do espaço e longe de outras cargas elétricas, calculamos o potencial elétrico em um ponto próximo a ela através da seguinte relação: Onde k é a constante eletrostática, Q é o valor da carga puntiforme e d é a distância que separa as cargas.
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