Fisica3 (Eletromagnetismo)

PARTE 3
POTENCIAL ELÉTRI CO 77
A diferença de potencial elétrico ti V entre dois pontos i e fé igual à diferença
entre os potenciais elétricos dos dois pontos:
Ur
q
tiV=11t-V;=---
q
q
tiu
q
(24-6)
Usando a Eq. 24-1 para substituir tiU por - W na Eq. 24-6, podemos definir a diferença
de potencial entre os pontos i e f como
w
tiV=V 1 -V;=- ­ q
(definição de diferença de potencial). (24-7)
A diferença de potencial entre dois pontos é, portanto, o negativo do trabalho realizado
pela força eletrostática para deslocar uma carga unitária de um ponto para o
outro. Uma diferença de potencial pode ser positiva, negativa ou nula, dependendo
dos sinais e dos valores absolutos de q e W.
De acordo com a Eq. 24-5, se tomarmos U; = O no infinito como referência para
a energia potencial, o potencial elétrico V no infinito também será nulo. Nesse caso,
de acordo com a Eq. 24-7, podemos definir o potencial elétrico em qualquer ponto
do espaço através da relação
V= (definição de potencial),
(24-8)
q
' em que W,, é o trabalho realizado pelo campo elétrico sobre uma partícula carregada
quando a partícula se desloca do infinito para o pontof O potencial V pode ser positivo,
negativo ou nulo, dependendo do sinal e do valor absoluto de q e W"'"
De acordo com a Eq. 24-8, a unidade de potencial no SI é o joule por coulomb.
Essa combinação ocorre com tanta frequência que uma unidade especial, o volt (V)
é usada para representá-la. Assim,
1 volt = 1 joule por coulomb. (24-9)
Essa nova unidade permite adotar uma unidade mais conveniente para o campo
elétrico E, que até agora vem sendo expresso em newtons por coulomb. Com duas
conversões de unidades, obtemos
1 N/C = (1 !:._) ( 1 V. C) ( 1 J )
C lJ lN·m
= 1 V/m. (24-10)
O segundo fator entre parênteses vem da Eq. 24-9; o terceiro, da definição de joule.
De agora em diante, expressaremos os valores de campo elétrico em volts por metro
em vez de newtons por coulomb.
Podemos também definir uma unidade de energia que é conveniente no caso da
medida da energia de sistemas de dimensões atômicas ou subatômicas. Um elétronvolt
( e V) é a energia igual ao trabalho necessário para deslocar uma carga elementar
e, como a de um elétron ou de um próton, através de uma diferença de potencial de
um volt. De acordo com a Eq. 24-7, o valor absoluto desse trabalho é q ti V; assim,
leV = e(l V)
= (1,60 X 10- 19 C)(l J/C) = 1,60 X 10- 19 J.
Trabalho Realizado por uma Força Aplicada
Suponha que uma partícula de carga q seja transportada do ponto i para o ponto f, na
presença de um campo elétrico, através da aplicação de uma força. Durante o deslocamento,
a força aplicada realiza um trabalho WªP sobre a carga, enquanto o campo elétrico
realiza um trabalho W sobre a mesma carga. De acordo com o teorema do trabalho e
energia cinética (Eq. 7-10), a variação tiK da energia cinética da partícula é dada por