Potencial elétrico

Um próton é liberado do repouso, num campo elétrico uniforme de 8 x 104 V/m, paralelo ao eixo dos x positivos. O próton efetua um deslocamento de 0,5m na direção E

Universidade Federal do Paraná

Setor de Ciências Exatas

Departamento de Física

Física Geral B – Prof. Dr. Ricardo Luiz Viana

Aula 7: Potencial Elétrico

Recordação: Energia Potencial na Mecânica

Peso de um corpo de massa m = Força gravitacional = mg

Para erguer o corpo de uma altura h precisamos aplicar uma força (no limite de um processo quase-estático) igual ao peso do corpo, realizando um trabalho

W = F. d = (mg)(h) cos 180o = - m g h

A diferença de energia potencial gravitacional entre os dois pontos é definida como o negativo do trabalho realizado para deslocar o corpo entre dois pontos distantes de h:

Δ U = Uf – Ui = - Wif = + m g h

Energia Potencial Elétrica: deslocamos uma carga de prova qo de um ponto inicial i a um ponto final f. A diferença de energia potencial é também

Δ U = Uf – Ui = - Wif

onde Wif é o trabalho realizado pela força elétrica sobre a carga de prova F = qo E

A força elétrica (como a gravitacional) é conservativa = o trabalho Wif NÃO depende da trajetória entre os pontos inicial e final.

- Ponto inicial i: ponto de referência no infinito Ui = 0

- Ponto final f: ponto qualquer Uf = U

U = - Winf: menos o trabalho realizado pela força elétrica para trazer uma carga de prova do infinito até o ponto em questão

Potencial Elétrico: energia potencial por unidade de carga de prova

Unidades no S.I.: [U] = J (Joule), [V] = [U]/[q] = J/C = V (Volt)

Diferença de potencial (ddp)

Problema resolvido: Um elétron, partindo do repouso, é acelerado por uma ddp de 1 V. Qual sua energia no final do processo?

Solução: energia = potencial x carga, logo U = Ve = 1 x 1,60 x 10-19 = 1,60 x 10-19 J

Esse valor é chamado “elétron-volt” (eV) e muito usado na prática

Ex.: 1 MeV = 106 eV = 106 x 1,60 x 10-19 = 1,60 x 10-13 J

Problema proposto: Num relâmpago, a ddp entre a nuvem e a Terra é de 1,0 x 109 V, e a quantidade de carga transferida é igual a 30 C. (a) Qual a variação de energia da carga transferida? (b) Se toda a energia liberada pudesse ser usada para acelerar um automóvel de massa 1000 kg a partir do repouso, qual seria sua velocidade final? (c) Que quantidade de gelo, a 0o C, derreteria se toda a energia