Como pode ser definido o potencial elétrico em um ponto do campo elétrico?

O fluxo de Cargas Elétricas é conhecido como Eletricidade e é responsável pela produção de corrente elétrica. Nesta era de rápido crescimento, a eletricidade se tornou muito importante para os seres humanos, desde o ventilador em uma pequena sala até as máquinas pesadas em grandes fábricas, tudo funciona com eletricidade. Uma palavra importante associada à Eletricidade é Potencial Elétrico . Uma diferença de potencial é necessária para criar o fluxo de elétrons e, portanto, produzir eletricidade. Vamos aprender sobre o potencial elétrico e como uma diferença de potencial é criada.

Potencial elétrico

É o trabalho realizado por unidade de carga para trazer essa carga do infinito até um ponto no campo eletrostático contra a força do campo. O potencial elétrico também é conhecido como tensão. A unidade SI para potencial elétrico ou diferença de potencial elétrico é tensão ou volts. O potencial elétrico é uma quantidade escalar.

Como pode ser definido o potencial elétrico em um ponto do campo elétrico?

Na figura acima, + Q é a carga que cria um campo elétrico, a tarefa é trazer uma carga unitária (+ q) do infinito (em qualquer lugar fora do campo elétrico) para um ponto dentro do campo elétrico contra o campo. Visto que a força eletrostática produzida pelo campo elétrico será contra a carga unitária, algum trabalho realizado é necessário pela carga unitária para se mover do infinito para algum lugar no campo, ou de um ponto para outro no campo.

  • Se o trabalho for feito para mover a carga do infinito para o ponto X, será chamado de potencial elétrico em X (V x ).
  • Se o trabalho for feito para mover a carga do infinito para o ponto Y, será chamado de potencial elétrico em Y (V y ).
  • Se o trabalho for feito para mover a carga de X para Y, será chamada de diferença de potencial entre xey (V xy ).

Fórmula para potencial elétrico:

Potencial elétrico / tensão = Trabalho realizado / Carga da unidade

Unidade SI para potencial elétrico:

V = W / q = Joules / coulomb = Volts 

Portanto, a unidade SI para Potencial Elétrico é Volts ou Voltagem.

1 Volt = 1 Joule / 1 coulomb

1 Volt pode ser definido como 1 joule de trabalho realizado para mover 1 coulomb de carga

Diferença de Potencial Elétrico

Imagine uma bola parada a alguma altura. Haverá alguma energia na bola? Sim, a energia é chamada de energia Potencial e se a bola cair de um ponto A até a altura B, a bola sempre cairá do potencial gravitacional mais alto para o mais baixo, então haverá uma diferença nas duas energias. A diferença de potencial elétrico é análoga a este conceito.

Como pode ser definido o potencial elétrico em um ponto do campo elétrico?

Energia potencial mostrada da bola nas alturas A e B

A energia possuída pelas cargas elétricas é conhecida como energia elétrica. Uma carga com maior potencial terá mais energia potencial e a carga com menor potencial terá menos energia potencial. A corrente sempre se move do potencial mais alto para o potencial mais baixo. A diferença nessas energias por unidade de carga é conhecida como diferença de potencial elétrico.

Para criar eletricidade e o fluxo de corrente, uma diferença de potencial é sempre necessária, que é mantida por uma bateria ou célula.

Como pode ser definido o potencial elétrico em um ponto do campo elétrico?

Uma célula

O lado mais longo representa o potencial mais alto (terminal + ve) e o lado mais curto representa o potencial mais baixo (terminal -). 

A diferença de potencial elétrico é medida por um voltímetro que é aplicado paralelamente ao instrumento cuja tensão deve ser medida.

Como pode ser definido o potencial elétrico em um ponto do campo elétrico?

Um voltímetro

Definição de diferença de potencial elétrico

É o trabalho realizado por unidade de carga para mover uma unidade de carga de um ponto a outro em um campo elétrico. A diferença de potencial elétrico é geralmente referida como diferença de tensão.

Fórmula para diferença de potencial elétrico

V xy = V x - V y = [W x - W y ] / q

Unidade SI de diferença de potencial elétrico

A unidade SI da diferença de potencial elétrico é igual ao potencial elétrico, ou seja; Tensão ou Volts.

Nota: Por que uma carga unitária é cobrada para explicar o conceito de Potencial Elétrico?


Uma pequena carga unitária terá um campo elétrico muito pequeno que não afetará nem distorcerá o campo produzido pela carga maior e, portanto, o conceito pode ser explicado facilmente.

Lei de Ohm

De acordo com a Lei de Ohm, a corrente que flui através de um condutor é diretamente proporcional à tensão, desde que a condutividade e a temperatura permaneçam constantes.

Ao remover a proporcionalidade, uma nova constante é introduzida, conhecida como Resistência.

Como pode ser definido o potencial elétrico em um ponto do campo elétrico?

V ∝ I

V = IR

Onde, V = Tensão através do condutor

I = Corrente fluindo no fio

R = Resistência oferecida pelo condutor em ohms

Problemas de amostra

Questão 1: Uma carga de 10mC é movida do infinito para um ponto A no campo elétrico, o trabalho realizado neste processo é de 20 Joules. Qual é a diferença potencial.

Solução:

Como pode ser definido o potencial elétrico em um ponto do campo elétrico?

V = W / q

W = 20 joules

q = 10mC

V = 20/10 × 10 -3 = 2kV

Portanto, o potencial desenvolvido é de 2.000 volts.

Questão 2: Uma carga de 50mC é movida de um ponto a outro (de A para B) A tensão em A é 50kV e a tensão em B é 30kV. Encontre o trabalho realizado pela carga.

Solução:

V AB = V A - V B = 50kV- 30kV = 20kV


Trabalho realizado = V × q

= 20kV × 50mC

 = 100 Joules

Pergunta 3: Quais são as unidades SI das seguintes quantidades,

Energia, diferença de potencial, carga, resistência

Responder:

As unidades SI das quantidades acima mencionadas:

Energia⇢ Joules

Diferença de Potencial⇢ Tensão

Charge⇢ Coulomb

Resistance⇢ Ohms

Questão 4: Encontre a corrente através do circuito quando a tensão no terminal é 30 V e a resistência oferecida pelo condutor é 10 ohm.

Solução:

De acordo com a Lei de Ohms,

V = IR

30 V = I × 10 ohm

I = 3 Amperes

Portanto, a corrente através do circuito é de 3 amperes.

Pergunta 5: Qual é a diferença entre Potencial elétrico e diferença de potencial elétrico.

Responder: 

Potencial elétrico é o trabalho realizado por unidade de carga para trazer a carga do infinito até um ponto no campo elétrico, enquanto a diferença de potencial elétrico é o potencial desenvolvido ao mover uma carga de um ponto a outro no próprio campo.

A unidade SI de potencial elétrico e diferença de potencial elétrico é Volts / Tensão.

Como definimos o potencial elétrico de uma carga em um ponto?

O potencial elétrico ou potencial eletrostático de um ponto em relação a um ponto de referência, é definido pelo trabalho da força elétrica sobre uma carga eletrizada no deslocamento entre esses dois pontos.

Como obter o potencial elétrico através do campo elétrico?

Assim como o campo elétrico E foi definido como a força elétrica F por unidade de carga, o potencial elétrico V é definido como a energia potencial elétrica U por unidade de carga..
E = F /q. ... .
V = U/q. ... .
A unidade do potencial é Joule/Coulomb [J/C], conhecida como Volts [V]..

Como se determina o potencial elétrico no ponto de um campo elétrico criado por várias cargas?

O potencial elétrico em um ponto P, nas proximidades das cargas, é dado pela soma dos potenciais elétricos de cada uma das cargas nesse ponto.

Qual é A relação entre campo elétrico e potencial elétrico?

Quando uma carga q está no campo elétrico de uma carga Q e se move de um ponto A até um ponto B, a força elétrica irá realizar um trabalho sobre essa carga, que pode ser calculado com a relação: Essa diferença (Va-Vb) se chama diferença de potencial elétrico (ddp) entre os pontos A e B.