Potencial Elétrico

Um dos conceitos mais fundamentais do eletromagnetismo é o chamado potencial elétrico (também chamado potencial eletrostático ou apenas potencial), ele está diretamente ligado ao desenvolvimento de circuitos, micro chips, e vários outros equipamentos de alta e baixa tecnologia.

No mundo atual, estamos em um nível de tecnologia em que nunca pensávamos em chegar, a cada dia que passa, vemos grandes lançamentos de celulares, computadores, televisores, tablets, etc. tudo isso são aparelhos com alta tecnologia desenvolvida através de muitos anos de pesquisa.

Esse desenvolvimento tecnológico está intimamente ligado a conceitos básicos de várias áreas de pesquisas e principalmente com o eletromagnetismo.

Assim como na mecânica e na termodinâmica, o eletromagnetismo também possui suas leis básicas que são denominadas leis de Maxwell.

Maxwell assim como Newton foi um grande gênio da Física. Ele conseguiu sintetizar todo o eletromagnetismo em apenas quatro leis básicas para descrever toda essa teoria.

Uma de suas leis que também é um conceito básico do eletromagnetismo é de que o campo elétrico é gerado por cargas elétricas. Pode-se interpretar isso como: Se existem cargas elétricas, essas cargas estão gerando campos elétricos ao seu redor no espaço.

Os campos elétricos são grandezas vetoriais, ou seja, possuem módulo, direção e sentido e podem ser também representados por uma grandeza equivalente ao campo elétrico, porém com características escalares (grandezas escalares são grandezas que não possuem direção e sentido) que é chamado de potencial elétrico. O esquema abaixo representa o campo elétrico na cor preta e o potencial elétrico na cor azul de uma carga puntiforme.

Potencial Elétrico

Em um sistema de duas cargas elétricas de sinais contrários (uma carga positiva e outra carga negativa), elas irão se atrair e então irão modificar sua posição no espaço. Pode-se pensar nessa mudança de posição como sendo uma realização de trabalho que o campo elétrico de uma carga exerce em outra. Pode-se pensar que o campo elétrico de uma carga está realizando trabalho sobre a outra carga. A grandeza que mede essa capacidade de realizar trabalho dá-se o nome de potencial elétrico.

Para realizar o cálculo do potencial, pode-se colocar uma carga de prova q a uma distância d e medir o quanto essa carga vai adquirir de energia potencial. Ao colocar a carga de prova, ela irá se deslocar e então se pode pensar em termos de energia. O tipo de energia que está associado à interação de dois corpos distintos através de um campo e sua posição no espaço é a energia potencial que nesse caso será adquirida pela carga de prova. E como a energia potencial na mecânica depende da propriedade do corpo que no caso é a massa, no eletromagnetismo essa propriedade vai ser a carga elétrica q. Então a energia potencial adquirida pela carga de prova será proporcional sua carga q.

Considerando uma carga de prova q que adquiri certa energia potencial Ep em um ponto do espaço, então o potencial dessa carga nesse ponto pode ser representado matematicamente por:

Fórmula da energia potencial

No qual: V será o potencial elétrico

               Ep será a energia potencial adquirida

               q será a carga

A energia potencial adquirida pela carga de prova q, é calculada como sendo o campo elétrico E gerado pela carga Q multiplicado pela distância d de separação entre a carga de prova e a carga Q. Então:

Fórmula da energia potencial

O potencial elétrico V então ser tornará:

Potencial Elétrico V

Como o potencial elétrico é uma grandeza escalar, quando se quer calcular o potencial resultante de um sistema com várias cargas, basta calcular o potencial isolado de cada carga e depois somá-los como no esquema abaixo.

 Potencial elétrico resultante

De fato, pode-se perceber atrás de vários objetos e aparelhos totalmente sofisticados, se encontra conceitos básicos e de fundamental importância para nosso desenvolvimento tecnológico.

Bibliografia:

  • http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_potencial
  • http://pt.wikipedia.org/wiki/Potencial_el%C3%A9trico
  • http://www.fma.if.usp.br/~mlima/teaching/4320292_2012/Cap3.pdf

Por: Luíz Guilherme Rezende Rodrigues

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