7: Potencial elétrico
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Neste capítulo, examinamos a relação entre tensão e energia elétrica e começamos a explorar algumas das muitas aplicações da eletricidade.
- 7.1: Prelúdio do potencial elétrico
- Dois termos comumente usados para descrever a eletricidade são sua energia e tensão, que mostramos neste capítulo estão diretamente relacionados à energia potencial em um sistema. Sabemos, por exemplo, que grandes quantidades de energia elétrica podem ser armazenadas em baterias, são transmitidas pelo país por meio de correntes através de linhas de energia e podem pular das nuvens para explodir a seiva das árvores. De forma semelhante, no nível molecular, os íons atravessam as membranas celulares e transferem informações.
- 7.2: Energia potencial elétrica
- Quando uma carga positiva livre q é acelerada por um campo elétrico, ela recebe energia cinética (Figura). O processo é análogo a um objeto sendo acelerado por um campo gravitacional, como se a carga estivesse descendo uma colina elétrica onde sua energia potencial elétrica é convertida em energia cinética, embora, é claro, as fontes das forças sejam muito diferentes.
- 7.3: Potencial elétrico e diferença de potencial
- O potencial elétrico é a energia potencial por unidade de carga. A diferença de potencial entre os pontos A e B, VB−VA, ou seja, a mudança no potencial de uma carga q movida de A para B, é igual à mudança na energia potencial dividida pela carga. A diferença de potencial é comumente chamada de tensão, representada pelo símbolo ΔV.
- 7.4: Cálculos do potencial elétrico
- Cargas pontuais, como elétrons, estão entre os elementos fundamentais da matéria. Além disso, distribuições esféricas de carga (como carga em uma esfera de metal) criam campos elétricos externos exatamente como uma carga pontual. O potencial elétrico devido a uma carga pontual é, portanto, um caso que precisamos considerar.
- 7.5: Determinando campo a partir do potencial
- Em certos sistemas, podemos calcular o potencial integrando o campo elétrico. Como você já deve suspeitar, isso significa que podemos calcular o campo elétrico tomando derivadas do potencial, embora passar de uma grandeza escalar para uma vetorial introduza algumas rugas interessantes. Freqüentemente, precisamos de E para calcular a força em um sistema; como geralmente é mais simples calcular o potencial diretamente, existem sistemas nos quais é útil calcular V e, em seguida, derivar E.
- 7.6: Superfícies e condutores equipotenciais
- Podemos representar potenciais elétricos de forma pictórica, assim como desenhamos imagens para ilustrar campos elétricos. Isso não é surpreendente, já que os dois conceitos estão relacionados. Usamos setas para representar a magnitude e a direção do campo elétrico e usamos linhas verdes para representar lugares onde o potencial elétrico é constante. Elas são chamadas de superfícies equipotenciais em três dimensões ou linhas equipotenciais em duas dimensões.
- 7.7: Aplicações da eletrostática
- O estudo da eletrostática tem se mostrado útil em muitas áreas. Este módulo abrange apenas algumas das muitas aplicações da eletrostática.