RESUMO
Este relatório tem como objetivo avaliar a diferença de potencial e sua relação
com o campo elétrico. Assim como na mecânica existe a energia potencial
gravitacional, pode-se definir a energia potencial elétrica que está relacionado
com cargas elétricas. Desse modo, utiliza-se alguns conceitos e pensamento da
mecânica para auxiliar nos conceitos iniciais de energia potencial e potencial
elétrico. Sendo assim, é possível interpretar que uma partícula em um campo
elétrico se move devido ação da força do campo elétrico, realizando trabalho.
Esse trabalho está relacionado com a energia potencial elétrico e a partir disto
são feitas as demais deduções. O relatório baseou-se em experimentos
apresentados em formato de vídeo, fazendo o uso das informações
apresentadas e interpretando-as a fim de relacionar potencial elétrico e campo
elétrico.
Palavras-chave: energia potencial; potencial elétrico; campo elétrico.
1 INTRODUÇÃO
Considerando a existência de um corpo carregado que cria um campo
elétrico e uma carga pontual posta neste campo elétrico, essa carga começa a
se movimentar devido a força elétrica. Sabe-se, portanto, que trabalho 𝑊 é
realizado devido a ação da força sobre a partícula ao longo da distância
percorrida. Segundo Halliday, Walker e Resnick (2012), ao se movimentar, essa
partícula adquire energia cinética, mas essa energia não pode ser criada,
concluindo-se que há uma energia potencial elétrica.
𝑈 = −𝑊
(1)
Pode-se desta maneira, destacar a Equação 1, em que a energia potencial
é o negativo do trabalho. Define-se também, o potencial elétrico que é a energia
potencial dividia pela carga 𝑞𝑜 da partícula. Se a partícula for posta em uma
posição com potencial já existente tem-se a Equação 3.
𝑉=
𝑈
𝑞𝑜
𝑈 = 𝑞𝑜 ∙ 𝑉
(2)
(3)
Além disso, é possível apresentar a variação do potencial elétrico.
Segundo Haaliday, Walker e Resnick (2012), a força elétrica é conservativa,
logo, ∆𝑉 = 𝑉𝑓 − 𝑉𝑖 não depende da trajetória realizada. Substituindo ∆𝑉 na
Equação 3 tem-se a variação da energia potencial elétrica e por fim o trabalho,
apresentado na Equação 4.
𝑊 = −𝑞∆𝑉
(4)
Por fim, discute-se as superfícies equipotenciais que, conforme descrito
por Halliday, Walker e Resnick (2012), são locais que possuem o mesmo
potencial elétrico. Dessa forma, analisando a Equação 4, pode-se concluir que
caso uma partícula seja deslocada sobre uma superfície equipotencial, não há a
realização de trabalho, pois ∆𝑉 = 0. Quando estas superfícies são postas uma
em cima da outra, chama-se família de superfícies equipotenciais.
É possível calcular a diferença de potencial através do campo elétrico.
Seguindo o que é apresentado por Halliday, Walker e Resnick (2012), tem-se
que 𝑑𝑊 = 𝐹⃗ ∙ 𝑑𝑠⃗ que é igual a 𝑑𝑊 = 𝑞𝑜 𝐸⃗⃗ ∙ 𝑑𝑠⃗. Integrando essa equação, surge a
Equação 5, em que 𝑊 pode ser substituído pela Equação 4.
𝑓
𝑊 = ∫ 𝑞𝑜 𝐸⃗⃗ ∙ 𝑑𝑠⃗
(5)
𝑓
𝑓
∆𝑉 = − ∫ 𝐸⃗⃗ ∙ 𝑑𝑠⃗
(6)
𝑓
Caso a distância percorrida por uma carga seja em um campo uniforme,
é possível calcular a variação do potencial elétrico pela Equação 7, em que ∆𝑥 é
a distância percorrida.
∆𝑉 = −𝐸 ∙ ∆𝑥
(7)
Dessa forma, este relatório irá avaliar a diferença de potencial elétrico e
sua relação com o campo elétrico. Isto foi feito analisando os vídeos de
experimentos apresentados em sala de aula, ou seja, a partir desses vídeos
serão feitas as observações e ponderações.
HALLIDAY, D.; WALKER, J.; RESNICK R. Fundamentos de Física:
Eletromagnetismo. 9. ed., Rio de Janeiro: LTC, 2012.