5. Eletrostática – Potencial Elétrico (Parte 1) – Ensino Médio

By | 24/05/2025
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5. Eletrostática – Potencial Elétrico (Parte 1) – Ensino Médio/a>

Olá pessoal bem-vindos à disciplina de física nós estamos falando sobre o conteúdo de eletrostática e nessa aula eu vou falar para vocês sobre o potencial elétrico na verdade esse vídeo será dividido em duas partes Então essa é a parte um e pra gente começar a falar sobre o potencial elétrico precisamos primeiro falar sobre a energia potencial elétrica então Vamos considerar o seguinte caso você tem aqui uma mola e você empurra essa mola né você contrai essa mola quanto mais contraída estiver a mola mais difícil mais força você vai ter que aplicar para contrair a mola porque a mola vai fazer uma força cada vez maior aqui na sua mão essa situação é semelhante a se você aproximar duas cargas elétricas aqui de mesmo sinal então Imagine que você está uma carga positiva uma carga menor positiva e uma carga maior também positiva e você aplica uma força nessa carga menor para aproximá-la da carga maior quanto mais perto estiver a carguinha pequena da carga grande mais difícil vai ser aproximar essas duas cargas então se você tá aproximando aqui a carga positiva tá aproximando essas cargas você tá gastando maiser energia para poder para poder vencer a força de repulsão que existe entre essas cargas elétricas isso significa então que você vai realizar trabalho quando você empurrar essa partícula eletrizada contra o campo elétrico gerado por essa esfera aqui que também está carregada Então você precisa realizar um trabalho para empurrar essa partícula para ela chegar perto da esfera carregada esse trabalho vai fazer com que a energia potencial elétrica da partícula ela aumente então quanto mais próximo a carga esver uma da outra as cargas esem uma da outra maior vai ser energia potencial elétrica dessa partícula e o que a gente chama de energia potencial elétrica é a energia da partícula carregada em virtude da sua localização quanto mais próximo aqui a gente tiver essa partícula dessa esfera carregada maior a energia potencial elétrica quanto mais distante estiver menor a energia potencial elétrica e digamos que a gente aproxime bastante aqui essa partícula dessa esfera carregada e de repente a gente Solte a partícula se a gente solta a partícula o que é que vai acontecer e como existe aqui uma força de impulsão a partícula vai ser acelerada e vai se afastar da esfera e como ela está sendo acelerada ela vai aumentar cada vez mais sua velocidade Isso significa que sua energia cinética vai aumentar como ela está ficando cada vez mais distante a energia potencial elétrica diminui ou seja temos aqui uma Conservação da energia inicialmente quando a carga estava próxima a energia potencial elétrica era grande e não existia energia cinética supondo que chegou um determinado momento que você parou a carga se você parou então não tem mais energia cinética quando você solta essa carga aqui a energia potencial vai se transformando em energia cinética porque essa carga vai aumentando de velocidade uma vez que ela é acelerada conforme ela aumenta de velocidade maior é sua energia cinética Enquanto sua energia potencial vai diminuindo porque ela vai ficando mais distante da esfera carregada essa situação é semelhante por exemplo se você tem um bloco aqui a uma certa altura esse bloco ele tem uma energia potencial gravitacional ele está sobre a ação da força gravitacional se você por ventura aqui como a gente tem nesse exemplo a gente tem uma polia e você corta o fio que segura o bloco que é que vai acontecer a força gravitacional vai fazer com que esse bloco desça então ele tinha uma certa energia aqui uma energia potencial gravitacional e essa energia vai se transformar em energia cinética mas para isso acontecer a força gravitacional teve que realizar um trabalho ou seja essa força gerou um deslocamento dessa desse bloco quando a força gera um deslocamento nós chamamos isso de trabalho essa situação é semelhante aqui a essa figura só que agora em vez de força gravitacional nós temos aqui atuação de uma força elétrica nesse caso uma força de atração uma vez que a esfera tem carga negativa e a minha partícula suspensa aqui por um fio tem carga positiva se eu corto o fio as partículas as cargas no caso vão se atrair e a energia que antes era só energia potencial se transforma em energia cinética e nós tivemos aqui a atuação de um trabalho né a realização de um trabalho pela força elétrica por isso como houve a realização de trabalho e a energia potencial foi transformada em energia cinética nós podemos dizer que a mudança que ocorre na energia potencial é igual a o trabalho que foi realizado nesse caso pela força elétrica então a variação da energia energia potencial elétrica é igual a trabalho realizado pela força elétrica agora vamos tentar analisar o que acontece como é que a gente calcula o trabalho realizado pela força elétrica quando nós temos uma partícula de carga q que se encontra em um campo elétrico uniforme então Aqui nós temos um campo elétrico uniforme todas as linhas do campo aqui estão à mesma distância uma da outra então isso significa que em toda essa região aqui que o campo ele tem o mesmo valor E aí eu coloco uma carga uma carga quezinho nesse Campo na posição a Digamos que sobre essa carga esteja atuando uma força elétrica fe e digamos também que essa carga ela vai sofrer um deslocamento do ponto a até o ponto b aqui no decorrer dessa linha nessa linha de campo né que nesse caso une aqui os o ponto a e o ponto b que estão distância D um do outro nesse caso como é que a gente faz para calcular o trabalho realizado pela força elétrica bom o trabalho Ele é igual a força multiplicada pelo deslocamento e nós sabemos que a força elétrica está relacionada ao campo elétrico por essa equação aqui força elétrica é igual a carga no caso a carga de prova quezinho multiplicada pelo campo elétrico e a a partir desses dois resultados que a gente já conhece substituindo aqui e em fe que tá no trabalho substituindo fe por q X e nós obtemos que o trabalho realizado pela força elétrica no deslocamento dessa carga de A até B Ele é igual a carga de prova quezinho vezes o campo vezes a distância que essa carga se movimentou vezes o deslocamento Que ela sofreu portanto esse trabalho aqui nesse caso é um trabalho positivo porque a força elétrica ela está a favor do deslocamento o deslocamento aconteceu de a para b e a força elétrica também atua aqui no no no sentido né de a para B agora se essa carga ela tivesse sido levada de B para até de B até a né Por pro auxílio de outra força sem ser essa força elétrica o trabalho da força elétrica seria negativo uma vez que o trabalho da força elétrica que é a ponta de a para b e o deslocamento teria acontecido de B para a Então sempre que o deslocamento estiver no mesmo sentido da força o trabalho realizado é positivo o trabalho realizado pela força é positivo se a força estiver atuando no sentido contrário ao deslocamento então o trabalho realizado por essa força é um trabalho negativo e o que acontece quando a gente pega aqui uma carga vamos trazer ela paraa posição B Mas vamos vamos aqui levar ela para outras posições antes então primeiro eu levo ela pra posição C depois pra posição D depois pra posição e depois para x e finalmente ela chega em B ou qualquer outra trajetória possível que ligue aqui os pontos a e o ponto b dentro que estão imersos né nesse campo elétrico uniforme nesse caso aqui nesse caso e nesse caso como é que eu faço para calcular o trabalho da força elétrica bom paraa nossa sorte como aqui a gente tem uma força que nós chamamos de força conservativa a força elétrica é uma força conservativa então o trabalho dessa força Ele depende apenas das posições da posição inicial e da posição final em que a carga se encontra não depende da trajetória ou em outras palavras o trabalho aqui vai depender apenas da distância em linha reta do ponto a até o ponto b no caso essa distância aqui D não importa aqui o caminho ou quanto essa carga andou para chegar a b o que importa é esse deslocamento essa distância entre os pontos A e B é isso que vai importar apenas pra gente calcular o trabalho se você muda os pontos A e B muda a distância entre eles aí sim você altera o trabalho realizado pela força elétrica Além da Força elétrica outra grandeza importante na na eletrostática é o potencial elétrico que está diretamente relacionado a energia potencial elétrica então Vamos considerar aqui por exemplo que a gente tem um condutor carregado com uma carga positiva e a mesma distância desse condutor Nós temos duas cargas ambas positivas Porém uma com a carga duas partículas né ambas com cargas positivas Porém uma dessas partículas tem carga muito maior do que a outra nesse caso aqui aquela partícula que tiver mais carga é aquela partícula que também vai ter mais energia potencial elétrica Então essa partícula aqui que tem mais carga do do que essa particul essa partícula vai ter uma energia potencial elétrica maior do que essa partícula porém algumas vezes na eletrostática é mais interessante quando a gente tá tratando de de cargas né de partículas carregadas é mais importante a gente considerar a energia potencial elétrica por unidade de carga que também é chamada de potencial elétrico representado pela letra V então o potencial elétrico é a energia potencial elétrica dividido pelo valor da carga ou em termos de fórmulas matemáticas né V é igual a energia potencial que a carga tem dividido pelo seu valor pelo valor da carga quezinho e note o seguinte a o embora a energia potencial elétrica seja diferente para essas duas cargas o potencial elétrico vai ser o mesmo potencial elétrico aqui ele só vai depender da distância entre as cargas e da carga que gerou o campo elétrico que no caso é essa carga maior aqui então a energia embora a energia potencial seja diferente essa essa partícula tem energia potencial maior que essa o potencial elétrico para as duas partículas que estão à mesma distância desse dessa esfera carregada o potencial elétrico aqui ele será o mesmo uma vez que eu estou dividindo embora a energia seja maior a carga também é maior e como o potencial é energia dividido por carga então o potencial vai ser o mesmo para as duas partículas e a unidade do potencial é o Volt Então como a gente vê aqui o potencial ele é energia por carga a unidade de energia é o j a unidade de carga é o columb j dividido por c e 1 J sobre 1 columb é o que a gente chama de volt então 1 J por cumb é igual a 1 V que representamos dessa forma aqui 1 V Digamos que a gente Pegue uma bexiga de festa e colocamos carga nela né então lembre-se que você pode colocar carga nessa essa bexiga atritando ela com algum pedaço eh algum pedaço com a sua roupa ou com algum pedaço de tecido você pode colocar uma carga uma carga nessa bexiga e essa carga essa bexiga ela pode ficar eletrizada de forma que o potencial elétrico dessa carga seja da ordem de milhares de volts isso mesmo milhares de volts mas mesmo assim Apesar dessa bexiga ter milhares de volts isso não é perigoso por quê Porque a bexiga pode ter milhares de volts de potencial elétrico porém a quantidade de carga elétrica que ela tem é muito pequena em outras palavras se a quantidade de carga é pequena a energia potencial elétrica aqui também é pequena é diferente de um raio por exemplo que pode ter milhares de volts mas só que ali você tem uma quantidade de carga muito grande e por você ter uma quantidade muito grande de carga isso pode ser extremamente perigoso já os objetos do nosso dia a dia que a gente eletriza por contato ou eletriza por atrito por exemplo embora eles atinjam potenciais da ordem de milhares de volts como a carga deles é pequena consequentemente a energia potencial também é pequena eles não eles não causam grande prejuízo assim pra gente né eles não são perigosos exceto se você tiver uma Faísca em um lugar onde você tenha algum tipo de combustível Aí sim é um um grande potencial né pode ser perigoso por enquanto é só pessoal até a próxima

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