ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA

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1 Pof(a) Stela Maia de Cavalho Fenandes 1 NRGIA POTNCIAL LÉTRICA O que é enegia otencial elética? Comaando-se o modelo mecânico da mola, onde uma mola comimida ossui enegia otencial elástica é, devido a essa enegia, que os coos encostados nela odem se lançados. Duas cagas eléticas e q de mesmo sinal, situadas à distância uma da outa, eelem-se, mutuamente, como se uma caga emua-se a outa. Confome o exemlo da mola que lança os coos, as cagas e q eelem-se mutuamente, otanto movem-se em sentidos contáios, devido à enegia amazenada nesse sistema de cagas, chamadas enegia otencial elética. A enegia otencial elética do sistema de cagas e q, seaadas ente si o uma distância é dada ela seguinte exessão. q k Onde k é a constante elética que deende do meio.

2 Pof(a) Stela Maia de Cavalho Fenandes 2 Obsevações quando q x tem mesmo sinal, o oduto é ositivo. como está no denominado, a enegia otencial diminui à medida que aumenta a distância. quando tona-se infinitamente gande, a enegia otencial ode se consideada nula. 0 A unidade de é o Joule (J). xemlo: 1 No camo elético oduzido o uma caga ontual 3 x 10-2 C, qual a enegia otencial de uma caga q2 x 10-7 C, colocada a 12cm de? as cagas estão no vácuo. 12cm 12 x 10-2 m q k , J ou 450 J

3 Pof(a) Stela Maia de Cavalho Fenandes 3 Obsevação: Isso significa que, com essa enegia de 450 J, a caga q ode se eelida ela caga desde 12cm até o infinito, onde 0. 2 No camo oduzido o uma caga 5x10-3 C, qual é a enegia otencial elética de uma caga q-4x10-8 C situada a 9cm de? ( J 8 ) Obsevação: a inteetação física é contáia a do esultado do execício anteio onde >0. ntão, com essa enegia de 20J a caga q ode se deslocada (ataida o ), desde o infinito, onde 0 até 9cm de. Pode-se ensa também que, com uma enegia de 20J, ambas as cagas deslocam-se, o atação mútua, desde o infinito até 9cm. Potanto, Os dois exemlos mostam que, indeendentemente dos sinais das cagas eléticas em inteação, quando elas se movem esontaneamente ataindo-se ou eelindo-se a negia Potencial Diminui.

4 Pof(a) Stela Maia de Cavalho Fenandes 4 - Potencial lético Considee uma caga ontual, fixa em um onto, e outa caga ontual q, que se movimenta sob a ação do camo elético ciado o. Nessas condições, a caga q ossui enegia otencial elética. A elação ente a enegia otencial e a caga q denomina-se otencial elético de caga no onto onde se situa a caga q. V q V k Outa maneia de visualiza, é imaginamos duas esfeas condutoas, isoladas eleticamente e eletizadas com quantidades de cagas iguais. Imagine as esfeas com aios difeentes. Aesa da quantidade de cagas seem iguais, as atículas eletizadas se eelem mais violentamente na esfea de aio meno, elo fato de estaem mais óximas umas das outas, o coo meno tem maio gau de eletização. Paa medi o gau de eletização utilizamos a gandeza física otencial elético. Logo, Potencial elético é a gandeza que mede a maio ou meno ossibilidade de uma caga elética ganha enegia otencial elética. Unidade: O otencial elético é medido em volts (V) em homenagem ao físico italiano Alessando Volta, constuto da imeia ilha eletoquímica. 1Joule 1 volt 1Coulomb Obsevação: Se substituimos a kq / em V / q temos, V k

5 Pof(a) Stela Maia de Cavalho Fenandes 5 - Potencial lético de Váias Cagas O otencial elético de váias cagas em um onto do esaço é a soma algébica dos otenciais de cada caga. Na figua abaixo, as cagas 1, 2 e 3 oduzem no onto P os otenciais eléticos V 1, V 2 e V 3, esectivamente, como V k /, o otencial elético esultante no onto P seá: 1 2 V k k 2 k Difeença de Potencial lético Na mecânica quando um coo de eso P desloca-se de um onto A até B, o tabalho ealizado elo eso P é dado o: A B A e B são as enegias otenciais do coo nos ontos A e B, esectivamente. No camo elético ciado o uma caga ontual e fixa, se uma outa caga q desloca-se de um onto A até B, o tabalho ealizado ela foça desse camo é dada o A B

6 Pof(a) Stela Maia de Cavalho Fenandes 6 Onde A e B são as enegias otenciais da caga q nos ontos A e B esectivamente Confome vimos: qv. Potanto, qv A qv B q( V A V dd B ) A difeença (V A V B ) chama-se difeença de otencial elético (abeviase o dd) ente dois ontos. A dd também e denominada tensão ou voltagem e é indicada com o símbolo V. V V A V B Se imaginamos dois coos condutoes A e B eletizados com cagas de sinais contáios (suondo os coos com o mesmo aio) O coo A está ositivo (otencial ositivo V A > 0) e o coo B negativo (otencial negativo V B < 0). Já que os coos têm otenciais difeentes (V A V B ) dizemos que ente eles existe uma dd ou tensão que indicamos o V. V V A V B A dd é medida o um aaelho conhecido o voltímeto que são instalados em aalelo com o cicuito.

7 Pof(a) Stela Maia de Cavalho Fenandes 7 XRCÍCIOS 1 Num onto de um camo elético, o veto camo elético tem dieção hoizontal, sentido da dieita aa a esqueda e intensidade 10 5 N/C. Coloca-se, neste onto, uma caga untifome de -2µC. Detemine a intensidade, a dieção e o sentido da foça que atua na caga. 2 Uma caga elética untifome q1µc é tansotada de um onto A até um onto B de um camo elético. A foça elética que age em q ealiza um tabalho 10-4 J. Detemine: a)a difeença de otencial elético ente os ontos A e B b)o otencial elético de A, adotando-se B como onto de efeência. 3 Num camo elético, leva-se uma caga untifome q5x10-6 C de um onto A até um onto B. O tabalho da foça elética é de 10-4 J. ual a dd ente os ontos A e B? 4 Considee o camo elético geado ela caga untifome 1,2 x 10-8 C, no vácuo. Detemine: a)os otenciais eléticos nos ontos A e B indicados b)o tabalho da foça elética que age em q1µc ao se deslocada de A aa B. k 9 x 10 9 Nm 2 /C 2 5 No camo de uma caga untifome 3µC são dados dois ontos A e B cujas distâncias à caga são esectivamente, d A 0,3m e d B 0,9m. O meio é o vácuo. Detemine: a)os otenciais eléticos em A e B b)o tabalho da foça elética que atua em q5µc, ao se deslocada de A aa B 6 Calcule a enegia otencial elética que q2µc adquie ao se colocada num onto P de um camo elético cujo otencial é V 200V.