08. eletrostatica potencial eletrico

Prévia do material em texto

Eletrostática
Potencial Elétrico
Prof. Marcelo Cury
2
DIFERENÇA DE POTENCIAL
Vamos colocar uma carga positiva num ponto A próximo de um
corpo eletrizado:
+
A
+
q Devido ao campo elétrico
ela sofrerá uma força
elétrica (F).
F
B
+
q
F
+
q F
+
q F
+
q F
+
q F
+
q F
+
q F
A força elétrica realizou um certo trabalho sobre a carga (transferiu uma
certa quantidade de energia à carga): TAB
Por definição, a diferença de potencial (ddp) entre A e B será:
VA - VB = 
TAB
q
Unidade : Joule/coulomb = Volt (V)
{
TAB = trabalho realizado sobre uma carga para
levá-la de A para B.
q = carga transportada de A para B.
3
110V
1C
1C
Quando um aparelho elétrico for ligado numa tomada onde a
ddp entre os terminais for igual a 110V, cada carga de 1C que se
deslocar de um terminal para outro irá transferir ao aparelho
110 joules de energia.
4
+
A
+
q
F
B
+
q
F
+
q
F
+
q
F
+
q
F
+
q
F
+
q
F
+
q
F
d
Quando uma carga positiva for colocada em A, a força elétrica
realizará sobre a carga um trabalho positivo (força elétrica e
deslocamento têm o mesmo sentido): TAB > 0
VA - VB = 
TAB
q {TAB > 0
q > 0
VA - VB > 0
Toda carga positiva abandonada num campo elétrico tende a se
movimentar de pontos onde o potencial é maior para onde é menor.
Cargas negativas tendem se movimentar ao contrário.
5
VOLTAGEM EM UM CAMPO ELÉTRICO UNIFORME
+ -
d
A
B
e
-e
-e
-e
-e
-e
-e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
Fechar circuito
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
E
VA - VB = E . d
Onde: E = intensidade do campo elétrico
d = distância entre os dois pontos
(paralela ao campo)
6
POTENCIAL DE UM PONTO
+ -
d
A
B
E
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
12 V
Quando a carga nas placas for máxima a
ddp entre elas será igual à ddp entre os
polos da bateria: 12 V.
Se considerarmos a placa B como nível para
a medida de potenciais, daremos a ela um
potencial elétrico nulo : VB = 0.
Assim, o potencial da placa A será 12 V.
logo, o potencial de um ponto é a ddp entre
o ponto e um outro ponto tomado como
nível.
7
POTENCIAL NO CAMPO DE UMA CARGA PUNTUAL
d
+
Q
P
V = 
K . Q
d {
K = constante eletrostática do meio
Q = carga que cria o campo
d = distância à carga que cria o campo
Como o potencial elétrico é uma grandeza escalar, se a carga “Q”
for positiva, o potencial em P será positivo. Se a carga “Q” for
negativa, o potencial em P será negativo.
8
A figura ao lado representa um
condutor esférico de raio R
carregado com uma carga Q:
Para pontos do exterior e da superfície, o condutor esférico
comporta-se como se toda sua carga estivesse localizada no
centro:
+ +
+
+
+
+
+
+
+++
+
+
+
+
+
+
+
R
Q
R
Q+
9
Para calcularmos o potencial na superfície,
usaremos a expressão do potencial elétrico criado
por carga puntual:
R
Q+
S
VS =
K . Q
R
{Q = carga do condutorR = raio do condutor
Para calcularmos o potencial de um ponto exterior:
R
Q+
d
P
VP =
K . Q
d
10
ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA
Toda carga colocada no interior de um campo elétrico adquire
ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA. A energia potencial elétrica
apresentada por uma carga é dada por:
EP = q . V Onde: {
q = carga colocada no ponto
V = potencial do ponto onde a
carga foi colocada.
A energia potencial elétrica no SI é dada em joules (J). 
V = 
K . Q
d
11
CONDUTOR CARREGADO EM EQUILÍBRIO
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
-e
-
e
-
e
-
e
-
e
-
e
- e
-
e
-
e-
e
-
Quando um condutor carregado atinge o equilíbrio eletrostático,
as cargas elétricas estarão distribuídas por toda sua superfície.
O potencial elétrico de todos os pontos do condutor terão o
mesmo valor. O condutor em equilíbrio comporta-se de tal
maneira que pontos da superfície e do interior possuem o mesmo
potencial elétrico.
12
SUPERFÍCIES EQUIPOTENCIAIS.
Consideremos quatro pontos equidistantes de uma carga puntual
positiva “Q”:
+Q
Como o potencial criado por uma carga puntual é dado por:
V = 
K . Q
d
os quatro pontos terão o mesmo potencial elétrico.
13
Imagine uma esfera concêntrica a esta carga:
+Q
R Todos os pontos da superfície
da esfera apresentarão o
mesmo potencial elétrico. Essa
esfera é uma superfície
equipotencial.
A
B
C
VA = VB = VC
14
Vamos imaginar um campo elétrico uniforme:
E
SUPERFÍCIES
EQUIPOTENCIAIS
No campo elétrico uniforme,
as superfícies Equipotenciais
são planos perpendiculares ao
campo elétrico.
A
B
C
VA = VB
VA  VC