Considere uma partícula com carga de prova q a uma distância d de uma carga geradora (do campo) Q:
O potencial elétrico (V) em um ponto P é a razão entre a energia potencial elétrica U da partícula por sua carga q:
Considere uma partícula com carga q a uma distância d de outra com carga elétrica Q:
Vimos que a energia potencial elétrica (U) de q a no ponto P é dado por:
Assim, o potencial elétrico V em P, é obtido assim:
Onde k é a constante eletrostático do meio. lembrando, para o vácuo, K=9 . 109Nm2/C2.
Ou seja, o potencial elétrico V em P só depende da carga geradora Q, ele não depende de outra carga para existir.
Diferentemente do campo elétrico (que é um vetor com direção e sentido), o potencial elétrico é uma grandeza escalar, apenas um número (positivo, negativo ou zero). Isso torna o cálculo de sistemas complexos muito mais simples, pois basta somar os valores aritmeticamente.
O potencial diminui à medida que nos afastamos da carga (pois a razão kq/d diminui).
Quando a carga geradora for positiva (+Q), os pontos ao seu redor tem potencial positivo (um número positivo). Quando for negativa (-Q), os pontos têm potencial negativo (um número negativo).
Todos os pontos de uma esfera imaginária de raio r centrada em Q possuem o mesmo potencial elétrico V; assim, essas superfícies são chamadas de equipotenciais, ou seja, tem o mesmo potencial elétrico.
A figura mostra duas esferas (imaginárias) concêntricas, 1 e 2, de raios r1 e r2, respectivamente. O potencial de qualquer ponto sobre a esfera 1 é V1, e de qualquer ponto sobre a esfera 2 é V2.
Essas superfícies são chamadas de equipotenciais.
Unidade de Potencial Elétrico
A unidade de potencial elétrico no S.I é o volt (V), que corresponde ao J/C. Essa unidade é uma homenagem ao cientista italiano Alessandro Volta (1745 - 1827).
Em 1799, Volta criou a pilha elétrica, empilhando discos de 2 metais diferentes (cobre e zinco), separados por tecido umedecido com solução condutora. Daí o nome "pilha", como são chamadas atualmente algumas baterias. A partir delas, a eletricidade começou a nortear as atividades humanas, tanto em relação ao desenvolvimento das ciências, como do desenvolvimento de novas tecnologias.
O potencial elétrico V diminui proporcionalmente ao inverso da distância d que separa o ponto P da carga Q. Diferentemente do módulo do campo elétrico E, que diminui proporcionalmente ao inverso do quadrado daquela distância (d²). O potencial elétrico diminui mais "lentamente" em função do inverso apenas da distância d.
Imagine uma carga elétrica Q =5,0μC , e um ponto P distante d.
Alessandro Volta (1745 - 1827)
Em 1799, Volta criou a pilha elétrica, empilhando discos de 2 metais diferentes (cobre e zinco), separados por tecido umedecido com solução condutora. Daí o nome "pilha", como são chamadas atualmente algumas baterias. A partir delas, a eletricidade começou a nortear as atividades humanas, tanto em relação ao desenvolvimento das ciências, como do desenvolvimento de novas tecnologias.
Pilha de Volta - 1799
O potencial elétrico V diminui proporcionalmente ao inverso da distância d que separa o ponto P da carga Q. Diferentemente do módulo do campo elétrico E, que diminui proporcionalmente ao inverso do quadrado daquela distância (d²). O potencial elétrico diminui mais "lentamente" em função do inverso apenas da distância d.
Imagine uma carga elétrica Q =5,0μC , e um ponto P distante d.
O potencial elétrico em P é dado, por:
Assim:
O interessante do potencial elétrico é que se existirem mais de uma carga elétrica na região, Q1, Q2 e Q3, por exemplo, o potencial elétrico VP em certo ponto P é dado pela simples soma desses potenciais.
Exemplo
Exemplo
Três partículas com cargas elétricas QA= 5,0μC, QB = -10μC e QC = 2,0μC estão fixas numa região do espaço. Qual o potencial elétrico VP no ponto P devido à presença dessas partículas?
Resolução
Vamos determinar o potencial elétrico VP em P produzido por cada partícula:
Vamos determinar o potencial elétrico VP em P produzido por cada partícula:
Partícula A:
Partícula C:
Caso tivéssemos que calcular o campo elétrico E em P, obteríamos 3 vetores em direções diferentes, cuja soma vetorial nos daria muito trabalho para realizar. Conhecer o potencial elétrico pode nos ajudar a resolver de modo mais fácil alguns problemas que envolvem eletricidade.
Agora se o potencial elétrico em um ponto P é conhecido, para determinarmos a energia potencial elétrica U que uma partícula com carga q tem naquela posição, basta multiplicá-la pelo potencial:
Exemplo
Sabe-se que no sistema abaixo o potencial elétrico no ponto P é VP=-7,5.10³V. Qual a energia potencial elétrica de uma carga de prova q=+4,0nC colocada naquele ponto?
Resolução:
Vamos avaliar o que aprendemos?
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