Potencial Elétrico

Prévia do material em texto

Faculdade Pitágoras - Engenharias
Física3 (Eletromagnetismo) – Aula 5
Potencial Elétrico
Potencial Elétrico
Pense num cenário de um campo elétrico gerado 
por uma carga Q. Ao colocarmos uma carga de 
prova q em seu espaço de atuação, essa carga 
será atraída ou repelida, (dependendo da 
combinação de sinais), adquirindo, com isso, 
movimento e, conseqüentemente, energia cinética.
Relembrando o conceito de energia cinética, 
estudado em mecânica (Física: Energia), sabemos 
que para que um corpo adquira energia cinética é 
necessário que haja uma energia potencial 
armazenada de alguma forma. Quando esta 
energia está ligada à atuação de um campo 
elétrico, ela é chamada de Energia Potencial 
Elétrica ou Eletrostática, simbolizada por Ep.
A unidade usada para a Ep é o Joule (J).
Podemos dizer que a carga geradora produz um 
campo elétrico que pode ser descrito por uma 
grandeza de nome Potencial Elétrico (ou Potencial 
Eletrostático). De maneira semelhante ao Campo 
Elétrico, o potencial pode ser descrito como o 
quociente entre a energia potencial elétrica e a 
carga de prova q:
A unidade adotada, no SI para o potencial elétrico 
é o volt (V), em homenagem ao físico italiano 
Alessandro Volta e a unidade corresponde a Joule 
por coulomb (J/C). Quando existe mais de uma 
partícula eletrizada gerando campos elétricos, em 
um ponto P que está sujeito a todas estes campos, 
o potencial elétrico é igual à soma de todos os 
potenciais criados por cada carga, ou seja:
v=v1v2v3...vn
Uma maneira muito utilizada para se representar 
potenciais é através de equipotenciais, que são 
linhas perpendiculares às linhas de força, ou seja, 
linhas que representam um mesmo potencial. Para 
o caso particular onde o campo é gerado por 
apenas uma carga, estas linhas equipotenciais 
serão circunferências, em que o valor do potencial 
diminui uniformemente em função do aumento da 
distância da carga geradora. (ver próxima figura)
O trabalho que o campo elétrico realiza sobre a 
carga q, para deslocá-la de um ponto 1 para um 
ponto 2 pode ser calculado por: 
W 12=E p1−Ep2em Joule 
Diferença de Potencial (entre dois pontos)
Podemos calcular a diferença de pontencial (d.d.p.) 
ou tensão, entre 2 pontos distantes da carga 
geradora a partir da expressão:
U=v 1−v 2
As figuras acima mostram as linhas equipotenciais 
(circunferências pontilhadas em volta da carga 
geradora) (linhas de mesmo potencial elétrico). :-)
Atividades
1) Uma carga geradora Q = 2,0 x 10⁻⁶ C está 
posicionada a 20 cm do ponto P1 e a 60 cm do 
ponto P2. Calcule a diferença de potencial entre os 
pontos P1 e P2.
v 1=k
Q
d
=8,99 x10⁹  2x 10⁻ ⁶ 
20 x 10⁻ ²=8,99 x 10⁴v
v 2=k
Q
d
=8,99 x10⁹  2x 10⁻ ⁶ 
60 x 10⁻ ²=2,99 x 10⁴v
U 12=v 1−v2=8,99 x 10⁴−2,99 x 10⁴=6 x10⁴ v
2) Com base no exercício anterior, calcule a 
diferença de pontencial existente entre dois pontos 
P1 e P2 posicionados, respectivamente, a 20 e 30 
cm de distância de uma carga geradora Q = 3 nC. 
3) Um campo elétrico está sendo gerado por uma 
carga geradora Q = 5,0 x 10⁻⁶ C. Calcule o valor da 
energia potencial elétrica existente sobre uma 
carga de prova q = 2,0 x 10⁻⁶ C, quando essa é 
posicionada a 10 cm de distância da carga 
geradora.
Ep=k
Q x q
d
=8,99 x10⁹ 5 x 10⁻ ⁶ 2x 10 ⁻ ⁶ 
10 x 10 ⁻ ²
Ep=8,99 x 10⁻ ¹ J 
4) Um campo elétrico está sendo gerado por uma 
carga geradora Q = 6 nC. Calcule o valor da 
energia potencial elétrica existente sobre uma 
carga de prova q = 3 nC, quando essa está 
posicionada a 20 cm de distância da carga 
geradora. 
5) Um campo elétrico está sendo gerado por uma 
carga geradora puntiforme Q = 4 x 10⁻³ C. Ao 
inserirmos uma carga positiva de prova q a 20 cm 
da carga geradora Q notou-se que a carga de 
prova adquiriu energia potencial elétrica no valor 
de 359,6 J (Joule). Calcule o valor da carga q em C 
(Coulomb). 
...
v=
Ep
q Ep=k
Q x q
d v=
k Q xq
d
q
v=k Q
d
Ep=k
Q x q
d