Dois dos aspectos mais familiares da eletricidade são sua energia e voltagem. Mas energia e voltagem não são a mesma coisa. Neste capítulo, examinaremos a relação entre tensão e energia elétrica e começaremos a explorar algumas das muitas aplicações da eletricidade.
O potencial elétrico é a energia potencial por unidade de carga. A diferença de potencial entre os pontos A e B, VB−VA, definida como sendo a mudança na energia potencial de uma carga qmovida 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.
A tensão entre os pontos A e B\(d\) é\(V=Ed\) onde está a distância de A a B ou a distância entre as placas. Em forma de equação, a relação geral entre tensão e campo elétrico\(\Delta s\) é\[E=-\dfrac{\Delta V}{\Delta s},\] onde está a distância na qual a mudança no potencial\(\Delta V\),, ocorre. O sinal de menos indica que isso\(\mathbf{E}\) aponta na direção de um potencial decrescente.) Diz-se que o campo elétrico é o gradiente (como em inclinação ou inclinação)
O potencial elétrico de uma carga pontual é V = kq/r. O potencial elétrico é um escalar e o campo elétrico é um vetor. A adição de tensões como números fornece a tensão devido a uma combinação de cargas pontuais, enquanto a adição de campos individuais como vetores fornece o campo elétrico total.
Uma linha equipotencial é uma linha ao longo da qual o potencial elétrico é constante. Uma superfície equipotencial é uma versão tridimensional de linhas equipotenciais. As linhas equipotenciais são sempre perpendiculares às linhas do campo elétrico. O processo pelo qual um condutor pode ser fixado a zero volts conectando-o à terra com um bom condutor é chamado de aterramento.
Um capacitor é um dispositivo usado para armazenar carga, que depende de dois fatores principais: a tensão aplicada e as características físicas do capacitor. A capacitância de um capacitor de placa paralela quando as placas são separadas por ar ou espaço livre. Um capacitor de placa paralela com um dielétrico entre suas placas tem uma capacitância sensível à constante dielétrica do material. A intensidade máxima do campo elétrico quando um material isolante se rompe é chamada de rigidez dielétrica.
Capacitância\(\dfrac{1}{C_{\mathrm{S}}}=\dfrac{1}{C_{1}}+\dfrac{1}{C_{2}}+\dfrac{1}{C_{3}}+\ldots\) total em série Capacitância total em paralelo\(C_{\mathrm{p}}=C_{1}+C_{2}+C_{3}+\ldots\) Se um circuito contiver uma combinação de capacitores em série e paralelos, identifique partes em série e paralelas, calcule suas capacitâncias e encontre o total.
Os capacitores são usados em uma variedade de dispositivos, incluindo desfibriladores, microeletrônicos, como calculadoras, e lâmpadas de flash, para fornecer energia.
Miniatura: As linhas de campo elétrico correspondentes são encontradas desenhando-as perpendicularmente aos equipotenciais. Observe que esses campos são consistentes com duas cargas negativas iguais.
