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.
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.
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.
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.
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.
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:
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.