Potêncial Elétrico

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Potêncial Elétrico	
Prof . Enzio
Energia Potencial Elétrica
Quando uma carga entra no campo elétrico de uma outra, esta sofrerá atração ou repulsão.
Isso significa que, caso esteja livre, esta carga entrará em movimento podendo se afastar ou se aproximar da carga que gera o campo elétrico.
Ao adquirir velocidade (movimento) a carga adquire também Energia Cinética.
 Obs: Energia Cinética é a Energia de corpos em movimento.
Energia Potencial Elétrica
Se um corpo adquiriu Energia Cinética, então ele teve que converter essa Energia a partir de uma Energia Potencial.
Energia Potencial Elétrica é a Energia (Joule) que uma carga ao entrar em contato com o campo elétrico de outra recebe e converte em trabalho, seja movendo-se para longe ou perto da carga geradora.
É dada por: 
	Ep = Energia Potencial (J)	
	Ko = Constante Eletrostática 	
	Q e q = Cargas (C)	
	d = Distância Entre as cargas (m)	
Exemplo 1
Uma partícula P com 30 g e carregada eletricamente com 10 μC é abandonada a 2 m de distância de um corpúsculo Q, carregado com 2mC. Desprezando as ações gravitacionais e adotando K = 9.109 N.m²/C², a velocidade de P, quando estiver a 5 m de Q, será:
a) 40 m/s
b) 50 m/s
c) 60 m/s
d) 70 m/s
e) 80 m/s
Exemplo 2
Uma carga elétrica de 2 μC movimenta-se nas proximidades de uma carga elétrica de valor 16 μC. Se a distância da menor carga é de 8 cm, qual é a energia potencial elétrica?
Dado: 1 μC = 1 x 10 – 6 C; 1 cm = 1 x 10 – 2 m; K = 9,0 x 10 9 N.m2.C – 2
a) 2,5 J
b) 1,6 J
c) 3,6 J
d) 5,0 J
e) 8,0 J.
Potencial Elétrico
Potencial Elétrico é a capacidade que uma Carga Elétrica tem de produzir Energia Potencial por unidade de carga em um determinado ponto de suas proximidades.
Sua unidade é o Volt – V e significa Joule/Coulomb, ou seja, na nossa casa tem 127V e isso significa que a cada 1 Coulomb que entra na tomada traz 127 joule.
É uma grandeza escalar.
 
 	V = Potencial Elétrico (Volt-V)
		Ko = Constante Eletrostática
		Q = Carga Geratriz (Coulomb – C)
		d = Distância (m)
Exemplo 3
Considere uma carga Q = −3 µC fixa num ponto O do espaço. Os pontos A, B e C distam, respectivamente, 1,0 m, 3,0 m e 6,0 m de O. A carga está colocada no vácuo, onde constante eletrostática do vácuo k0 = 9.10^9 N.m^2/c^2 . Pede-se:
a) Calcular e representar o vetor campo elétrico em B?
b) Qual o potencial eletrostático em B?
c) Qual a energia potencial de uma partícula de q = −5,0 nC colocada em C? Considere a energia potencial nula no infinito;
Exemplo 4
Vamos supor que temos uma partícula carregada com carga q = 4 μC e que ela seja colocada em um ponto A de um campo elétrico cujo potencial elétrico seja igual a 60 V. Se essa partícula ir, espontaneamente, para um ponto B, cujo potencial elétrico seja 20 V, qual será o valor da energia potencial dessa carga quando ela estiver no ponto A e posteriormente no ponto B?
a) 2,4 x 10-4 J e 8 x 10-5J
b) 2,2 x 10-5 J e 7 x 10-4J
c) 4,5 x 10-6 J e 6 x 10-1J
d) 4,2x 10-1 J e 4,5 x 10-7J
e) 4 x 10-3 J e 8,3 x 10-2J
Linhas Equipotenciais
Quando analisamos uma carga geratriz em várias distâncias diferentes, obteremos diferentes valores de potencial elétrico. 
Agora, óbvio, se analisarmos distancias iguais, teremos potenciais iguais.
Essas linhas de mesmo potencial são as linhas Equipotenciais que contornam uma carga geratriz.
 
Linhas Equipotenciais
Trabalho e Potencial Elétrico
Com vimos anteriormente, toda carga produz uma Energia Potencial Elétrica em outra carga que está nas suas proximidades.
Quando esta realiza o seu deslocamento, podemos afirmar que ela realiza um trabalho em função dessa Energia Potencial Elétrica.
Quando uma carga passa de uma linha de potencial para outra, criando uma Diferença de Potencial (ddp), esta realiza trabalho.
Logo, o trabalho realizado pode ser calculo pelos meios:
	
	𝜏 = Trabalho (Joule)
	q = Carga (Coulomb)
	∆𝑉 = ddp (Volt)
Trabalho e Campo Elétrico
Quando temos deslocamento em um Campo Elétrico temos também trabalho, que é medido pelo tamanho do deslocamento dentro do campo.
	𝜏 = Trabalho (Joule)
	q = Carga (Coulomb)
	E = Campo Elétrico (N/m) 
	d= Distância (m)
Exemplo 5
Entre duas placas metálicas carregadas, espaçadas em 10 cm, há um campo elétrico de 500 V/m. Determine a diferença de potencial elétrico entre elas.
a) 10 V
b) 100 V
c) 50 V
d) 500 V
e) 5000 V
Exemplo 6
Uma partícula eletricamente carregada, com carga de 2 mC (2,0.10-3 C), sofre um trabalho de 5,0 J quando transportada entre dois pontos de um circuito elétrico. Determine a diferença de potencial entre esses pontos.
a) 3,0.106 V
b) 4,5.102 V
c) 0,5.103 V
d) 2,5.10-3 V
e) 10.10-4 V
Exemplo 7
Na figura, as linhas tracejadas representam superfícies equipotenciais de um campo elétrico; as linhas cheias I, II, III, IV e V representam cinco possíveis trajetórias de uma partícula de carga q, positiva, realizadas entre dois pontos dessas superfícies, sob a ação da força elétrica gerada pelo campo.
A trajetória em que o trabalho é maior, em módulo, é:
A) I. 
B) II. 
C) III.
D) IV.
E) V.
Exemplo 8
A figura é a interseção de um plano com o centro C de um condutor esférico e com três superfícies equipotenciais ao redor desse condutor.
Uma carga de 1,6 x 10–19 C é levada do ponto M ao ponto N. O trabalho realizado para deslocar essa carga foi de:
A) 3,2 x 10-20 J. 
B) 16,0 x 10-19 J. 
C) 8,0 x 10-19 J.
D) 4,0 x 10-19 J.
E) 3,2 x 10-18 J.
Potencial Elétrico em Cargas Esféricas
Em todos os pontos de uma esfera eletrizada temos os mesmos valores de potencial elétrico.
Em função de sua carga podemos definir o potencial de uma esfera eletrizada como:
	V = Potencial Elétrico Volt-V
	Ko = Constante Eletrostática
	Q = Carga Elétrica Coulomb-C
	r = Raio da Esfera metro -m
Potencial Elétrico em Cargas Esféricas
Exemplo 9
O gráfico abaixo representa a variação do potencial elétrico ao longo da semi-reta Ox, com origem no centro O da esfera metálica eletrizada com carga elétrica Q.
Sendo k0 = 9.109 N.m2/C2, determine:
a) O valor da carga elétrica Q.
b) O potencial elétrico no ponto A situado a 10 cm da superfície da esfera.
Equilíbrio de Potencial Elétrico
Vimos no contato que cargas com mesmas dimensões dividem a carga final igualmente.
MAS, e quando as cargas não são idênticas?
O contato de cargas não idênticas exige um equilíbrio entre potenciais elétricos, este equilíbrio se dá pela igualdade:
					Va=Vb
				Onde:
Exemplo 10
Duas cargas Q1 + 40 e Q2 -10 são postas em contato. Se a Carga Q1 possuir um Raio de 10cm e a Q2 possuir um Raio de 5cm, qual será a carga final de cada uma após o contato?
Obrigado!