CAMPO ELÉTRICO – POTENCIAL ELÉTRICO – ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA e
TRABALHO NO CAMPO ELÉTRICO
Aulas: 43 a 50
Setor 1202
Prof. Calil
1-NOÇÃO DE CAMPO: É a região em volta do corpo, dentro da qual nota-se a
presença de uma ou mais características do corpo.
Um exemplo é o campo gravitacional, região do espaço que envolve um
planeta, e dentro da qual nota-se a “presença” da massa M deste planeta.
Em cada ponto desta região, a presença da massa M é caracterizada por
g
V
massa M
a) Umvetor campo da gravidade = g, em N/kg ou m/s2, e
b) Um número, potencial mecânico V, em J/kg ou m2/s2.
2-CAMPO ELÉTRICO=E: É a região que envolve um corpo eletrizado com carga elétrica Q, fixo e
puntiforme. Dentro desta região nota-se a “presença elétrica” da carga Q.
Em cada ponto desta região, a presença elétrica da carga é caracterizada por dois valores:
a) O vetor campo elétrico = E, em Newton/Coulomb ou volt/metro
Q
E
V
b) O número potencial elétrico = V, em Joule/Coulomb ou volt
3-CAMPO GRAVITACIONAL e CAMPO ELÉTRICO: São campos conservativos, e apresentam equações
semelhantes. Com uma tabela comparativa entre as grandezas mecânicas e grandezas elétricas,e conhecendo
as equações utilizadas na Mecânica, obtém-se as correspondentes equações na Eletricidade.
MECÂNICA
Massa fixa = M
Massa móvel = m
Força Peso = P
ELETRICIDADE
Carga Fixa=Q
Carga móvel = q
Força elétrica = F
MECÂNICA
Altura = h
Gravidade = g
Constante G
ELETRICIDADE
Distância = d
Campo elétrico= E
Constante K
4-FORÇA ELÉTRICA: Se P = m.g, observando a tabela acima obtemos a expressão da força elétrica que
age numa carga elétrica q, positiva ou negativa, colocada num ponto do campo elétrico no qual o vetor
campo vale E, é dada por:
Esta força tem:
F = q.E
a) INTENSIDADE: F = │q│E, em newton (N)
b) DIREÇÃO: A mesma do vetor E
c) SENTIDO: Se q for positiva, F e E tem o mesmo sentido. Se q for negativa, F e E tem sentidos opostos
5-VETOR CAMPO ELÉTRICO E : Considere uma carga elétrica fixa Q. Num ponto à distância d desta carga,
sua presença elétrica é dada por um vetor campo elétrico E que pode
+Q
ser calculado a partir da força que age numa carga móvel q (carga de
E
prova) colocada no ponto: F = ΙqΙ. d, e sendo F = K. ΙQΙ.ΙqΙ / d2,
d
substituindo resulta:
2
K.ΙQΙ.ΙqΙ/d = ΙqΙ.E, e :
E = K. ΙQΙ / d2
-Q
E
Direção do vetor E: é a da reta que une a carga fixa Q ao ponto.
Sentido do vetor E: virado para fora da carga Q , se esta for positiva. Se Q for negativa tem seu sentido
apontando para Q.
Unidade do vetor E: newton/coulomb(N/C) ou volt/metro (V/m)
6-POTENCIAL ELÉTRICO V: Se o potencial mecânico V é dado por V= g.h, o potencial elétrico criado
pela carga fixa Q num ponto do seu campo elétrico, é definido por V = E. d. O valor algébrico de E pode
ser dado por K.Q/d2, e substituindo na definição do potencial resulta:
V = K. Q/d
Como potencial é número, se Q for positivo o potencial é positivo. Se Q for negativo, o potencial será
negativo.
A unidade do potencial é o volt (V) ou joule/coulomb (J/C).
7-ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA = W: A energia potencial mecânica é calculada por E = m.g.h.
Analogamente a energia potencial elétrica é dada por: W = q. E.d ( ver tabela comparativa no item 3 )
Sendo V = E.d, resulta:
W = q.V
Outra expressão da energia potencial elétrica pode ser deduzida a partir do apresentado acima:
Se W = q.V, e sendo V = K.Q/d, substituindo resulta: W = (K.q.Q)/d
A unidade da energia é o joule (J)
8-TRABALHO = ζ : O trabalho das forças conservativas peso, elástica e elétrica é medido pela diferença
entre as quantidades de energia potencial inicial e final. Se uma carga móvel q é transportada pela força
elétrica entre dois pontos A e B de um campo elétrico, o trabalho é medido por:
ζ= WA – WB = qVA – qVB , e o trabalho das forças elétricas, que não depende da trajetória é dado por:
ζ = q( VA – VB)
A diferença entre os valores dos potenciais de A e B = VA - VB , é denominada diferença de potencial
= ddp = tensão elétrica U.
Se a ddp entre dois pontos for nula, o trabalho é nulo, e a carga q não se movimenta entre
estes dois pontos. Portanto, para que exista movimento de carga entre dois pontos é
obrigatória a existência de uma ddp (tensão = U) entre estes pontos.
9-CAMPO ELÉTRICO UNIFORME: É a região do espaço na
E
qual em todos os pontos o vetor campo elétrico E tem mesma dire-
E
ção, mesmo sentido e mesmo valor.
E
Só as placas eletrizadas criam este tipo de campo.
E
RESUMINDO
Q
+V
-Q
E
-V
E
Num fenômeno da Eletrostática existem no mínimo dois corpos eletrizados:
1º - O corpo eletrizado fixo que cria um campo elétrico a sua volta. Em cada
ponto desse campo, sua presença elétrica é dada por dois valores: O vetor
campo elétrico E e o número potencial elétrico V.
E = K.│Q│/ d2 em N/C ou V/m
V = K.Q / d
em J/C ou V
2º - O corpo eletrizado móvel, que colocado num ponto do campo elétrico em que existe o vetor campo
elétrico E e o potencial V, fica:
a) Sob ação da força elétrica F dada por: F = K │Q│.│q│/ d2 ou
F = │q│.E em newton
b) Tem energia potencial elétrica dada por: W = K Q.q / d
W = q.V
ou
joule
c) Trabalho realizado pela força elétrica: ζ = q ( Vinicial – V final) = q.U em joule.
U = diferença de potencial = ddp ou tensão elétrica. O ζ não depende da trajetória.
Se U = ddp = zero, não existe movimento de cargas elétricas.