Potencial elétrico
[[Categoria:!Artigos que carecem de fontes desde Erro de expressão: Operador < inesperado]]
| Eletromagnetismo |
|---|
 Representação do vetor campo elétrico de uma onda eletromagnética circularmente polarizada. |
|
História
|
Potencial elétrico é a capacidade que um corpo energizado tem de realizar trabalho, ou seja, atrair ou repelir outras cargas elétricas. Com relação a um campo elétrico, interessa-nos a capacidade de realizar trabalho, associada ao campo em si, independentemente do valor da carga q colocada num ponto desse campo. Para medir essa capacidade, utiliza-se a grandeza potencial elétrico.
Para obter o potencial elétrico de um ponto, coloca-se nele uma carga de prova q e mede-se a energia potencial adquirida por ela. Essa energia potencial é proporcional ao valor de q. Portanto, o quociente entre a energia potencial e a carga é constante. Esse quociente chama-se potencial elétrico do ponto. Ele pode ser calculado pela expressão:
<math>V = \frac{E_p}{q}\,</math> , onde
- <math>V\,</math> é o potencial elétrico,
- <math>E_p\,</math> a energia potencial e
- <math>q\,</math> a carga.
A unidade no SI é J/C = V (volt)
Portanto, quando se fala que o potencial elétrico de um ponto L é VL = 10 V, entende-se que este ponto consegue dotar de 10J de energia cada unidade de carga de 1C. Se a carga elétrica for 3C por exemplo, ela será dotada de uma energia de 30J, obedecendo à proporção. Vale lembrar que é preciso adotar um referencial para tal potencial elétrico. Ele é uma região que se encontra muito distante da carga, teoricamente localizado no infinito.
Potencial elétrico devido a uma carga puntiforme
Para calcular o potencial elétrico devido a uma carga puntiforme usa-se a fórmula:
<math>V = \frac{K\,Q}{d}</math>, sendo
- <math>d\,</math> em metros,
- <math>K\,</math> é a constante dielétrica do meio e
- <math>Q\,</math> a carga geradora.
Como o potencial é uma grandeza escalar, o potencial gerado por várias cargas é a soma algébrica (usa-se o sinal) dos potenciais gerados por cada uma delas como se estivessem sozinhas:
<math>V_L = \frac{K\,Q_1}{d_1} + \frac{K\,Q_2}{d_2} + \frac{K\,Q_3}{d_3} + \frac{K\,Q_4}{d_4} + \frac{K\,Q_5}{d_5}</math>
-
-
Potencial elétrico resultante.
Superfície equipotencial
Quando uma carga puntiforme está isolada no espaço, ela gera um campo elétrico em sua volta. Qualquer ponto que estiver a uma mesma distância dessa carga possuirá o mesmo potencial elétrico. Portanto, aparece ai uma superfície equipotencial esférica. Podemos também encontrar superfícies equipotenciais no campo elétrico uniforme, onde as linhas de força são paralelas e equidistantes. Nesse caso, as superfícies equipotenciais localizam-se perpendicularmente às linhas de força (mesma distância do referencial). O potencial elétrico e distância são inversamente proporcionais, portanto o gráfico cartesiano V x d é uma assímptota.
Nota-se que, percorrendo uma linha de força no seu sentido, encontramos potenciais elétricos cada vez menores.
Vale ainda lembrar que o vetor campo elétrico é sempre perpendicular à superfície equipotencial, e consequentemente a linha de força que o tangencia também.
<math>V_A = V_B = V_C = V\,</math> (ver figura ao lado)
Potencial elétrico no eletromagnetismo
No eletromagnetismo, potencial elétrico ou potencial eletrostático é um campo equivalente à energia potencial associada a um campo elétrico estático dividida pela carga elétrica de uma partícula-teste. A unidade de medida do SI para o potencial é o volt. Apenas diferenças de potencial elétrico possuem significado físico.
O potencial elétrico gerado por uma carga pontual <math>q\,</math> a uma distância <math>r\,</math> é, a menos de uma constante arbitrária, dado por:
- <math>\phi_\mathbf{E} = \frac{q} {4 \pi \epsilon_0 r}</math>