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Avaliação da Diferença de Potencial Elétrico e Campo Elétrico, Notas de estudo de Física

Este documento discute a relação entre energia potencial elétrica e campo elétrico, utilizando conceitos da mecânica. O trabalho realizado por uma partícula em um campo elétrico é relacionado à energia potencial elétrica, e a partir disso, são feitas outras deduções. O documento baseou-se em experimentos apresentados em vídeos, interpretando-os para relacionar potencial elétrico e campo elétrico.

O que você vai aprender

  • Como é calculada a variação de potencial elétrico?
  • Qual é a relação entre energia potencial elétrica e campo elétrico?
  • Quais são as superfícies equipotenciais e o que acontece quando uma partícula é deslocada sobre elas?

Tipologia: Notas de estudo

2019

Compartilhado em 03/03/2022

zezin-13
zezin-13 🇧🇷

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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
(2)
U=qo V
(3)
Além disso, é possível apresentar a variação do potencial elétrico.
Segundo Haaliday, Walker e Resnick (2012), a força elétrica é conservativa,
logo,
V =VfVi
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.
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Baixe Avaliação da Diferença de Potencial Elétrico e Campo Elétrico e outras Notas de estudo em PDF para Física, somente na Docsity!

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

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

q

o

da partícula. Se a partícula for posta

em uma posição com potencial já existente tem-se a Equação 3.

V =

U

q

o

U = q

o

∙ V

Além disso, é possível apresentar a variação do potencial elétrico.

Segundo Haaliday, Walker e Resnick (2012), a força elétrica é conservativa,

logo,

∆ V = V

f

− V

i

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 =

F ∙ ds

que é igual a dW = q

o

E ∙ ds. Integrando essa equação, surge a

Equação 5, em que W pode ser substituído pela Equação 4.

W =

f

f

q

o

E ∙ ds

∆ V =−

f

f

E ∙ ds

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.