Exercícios de Potencial elétrico em Física

Potencial elétrico

Energia Potencial elétrica

Como foi visto em aulas passadas, uma força elétrica pode ser observada ao submetemos uma carga elétrica a um campo elétrico. Vimos também que essa força elétrica produz uma movimentação das cargas dependendo da natureza dessas cargas.

Tomemos uma carga qualquer q e a coloquemos em um ponto qualquer de um campo elétrico gerado por uma carga Q. Alem da força elétrica que vai aparecer, podemos também calcular a Energia associada a essa carga q. Essa energia recebe o nome de energia potencial elétrica (E_pot) e podemos calcular essa energia da seguinte forma:

E_pot = K.Q.q / d

Sendo:

• K é a constante eletrostática do méio. Normalmente, as questões utilizam o vácuo. O valor do K do vácuo é: K=9 . 10⁹​​ Nm²​​/C²
• Q é o valor da carga que gerou o campo elétrico.
• q é o valor da carga que calculamos a energia.
• d é a distância entre as duas cargas.

Obs: Lembre de colocar essas unidades no SI! No SI, a unidade do potencial elétrico é o Volt (V) e da energia potencial elétrica é o Joule (J).

Potencial elétrico

É a capacidade de um corpo elétrizado de realizar trabalho através da força elétrica, ou seja, de atrair ou repelir cargas elétricas ao seu alcance. Esse potencial elétrico pode ser calculados de alguams formas e vamos ver todas aqui. A primeira consiste em utilizar o valor da Energia potencial elétrica, tendo a seguinte formula:

V = E_pot / q

Já a segunda forma, utilizamos os parametros da carga em si. Para isso, temos a equação:

V = k.q / d

Notou a falta de desenhos e a ausência dos módulos? Isso se da por que essas a Energia potencial elétrica e o Potencial elétrico são grandezas escalares. Isso significa que a natureza da carga influencia no valor do potencial.

Caso:

• q > 0 → V > 0
• q < 0 → V < 0

Trabalho da força elétrica

No tópico acima nos associamos o Potencial elétrico ao Trabalho da força elétrica. O trabalho que a força elétrica realiza para levar uma carga q de um ponto do espaço de potencial elétrico V_A até um ponto do espaço de potencial elétrico V_B é dado por:

W_AB = q.(V_A - V_B)

Também podemos escrever essa equação da seguinte forma:

W_AB = q.U_AB

Onde:

U_AB = V_A - V_B

Chamamos essa termo U_AB de diferença de potencial.

Superfícies equipotenciais

Ao representar o campo elétrico de uma carga, podemos traçar também algo chamado de superfícies equipotenciais. As superfícies equipotenciais são linhas ou superfícies imaginárias nas quais seus pontos possuem um mesmo potencial. Cabe ressaltar que as linhas de força são perpendiculares às linhas ou superfícies equipotenciais quando ambas se cruzarem, como ilustrado na figura 01.

Figura 01 – Superfícies equipotenciais

Campo elétrico uniforme

Para finalizar esse resumo, vamos falar de Campo Elétrico Uniforme (CEU). Um campo elétrico recebe a classificação de uniforme quando suas linhas de força (linhas de campo elétrico) forem retas, paralelas e uniformemente distribuídas. Nessa situação, as superfícies equipotenciais serão planos paralelos entre si, e cada plano é perpendicular às linhas de força, como indicado na figura 02.

Figura 02 – Campo elétrico uniforme

Neste caso, a relação entre a diferença de potencial (U_AB) entre os pontos A e B, o campo elétrico (E) e a distância (d) entre uma equipotencial e outra é:

U = E.d