3. Qual energia potencial elétrica associada a uma carga elétrica localizada em uma região do espaço onde existe um campo elétrico constante?
Soluções para a tarefa
Resposta:
Explicação:
Energia potencial elétrica é uma forma de energia relacionada à posição relativa entre pares de cargas elétricas. A energia potencial elétrica é uma grandeza escalar, medida em joules, que pode ser calculada multiplicando-se o módulo da carga de prova, medida em coulombs, pelo potencial elétrico, em volts.
Veja mais: Potencial elétrico em um ponto p
Definição de energia potencial elétrica
Toda carga elétrica produz um campo elétrico que se permeia pelo espaço, sendo capaz de produzir forças de atração ou repulsão sobre outras cargas elétricas. A interação entre cargas, portanto, dá origem a uma energia potencial, que pode ser transformada em energia cinética, no caso em que uma dessas cargas seja móvel, por exemplo.
Sozinha, uma carga elétrica não apresenta energia potencial elétrica, é preciso que uma carga de prova interaja com ela, dessa maneira, a medida da energia potencial elétrica depende da magnitude das cargas, bem como da distância entre elas.
A energia potencial elétrica é uma grandeza escalar, e, por isso, para conhecermos a medida da energia potencial elétrica total de um sistema de vários corpos carregados, é necessário somar a energia potencial gerada pela interação de cada par de corpos eletrizados.
A energia potencial elétrica é diretamente proporcional às cargas e inversamente proporcional à distância.
A energia potencial elétrica é diretamente proporcional às cargas e inversamente proporcional à distância.
Fórmula de energia potencial elétrica
A fórmula de energia potencial elétrica (EP) é dada pelo produto entre a carga elétrica geradora (Q), a carga elétrica de prova (q), e a constante eletrostática do vácuo (k0), dividido pela distância entre as cargas, como mostramos a seguir:
Além dessa fórmula, é possível calcular a energia potencial elétrica por meio do potencial elétrico produzido pela carga geradora (U) multiplicado pela magnitude da carga elétrica de prova. Ao levarmos em conta o sinal da energia potencial elétrica, entende-se que uma energia potencial elétrica negativa está relacionada à atração entre as cargas, enquanto um sinal positivo refere-se à repulsão entre as cargas.
Veja também: Equações da eletricidade
Exemplo de energia potencial elétrica
Confira um exemplo de como se deve usar a fórmula de energia potencial elétrica:
Duas cargas elétricas de 2,0 μC e -3,0 μC encontram-se fixas e separadas por uma distância de 0,5 m, no vácuo. Calcule a energia potencial elétrica gerada pela interação entre essas cargas.
Resolução:
Para resolver o exemplo, devemos lembrar-nos dos prefixos de unidades, muito comuns para a denotação de cargas elétricas, que geralmente exigem unidades de medida muito pequenas. Em seguida, sabendo que o prefixo μ equivale à 10-6, devemos desenvolver o cálculo da energia potencial elétrica:
Energia potencial elétrica no capacitor
Os capacitores são dispositivos utilizados para o armazenamento de cargas elétricas, dito isso, é possível calcular a quantidade de energia potencial elétrica armazenada entre as armaduras condutoras dos capacitores. Para tanto, precisamos conhecer alguns parâmetros, como a carga elétrica armazenada, a diferença de potencial entre as placas ou, ainda, a capacitância.
A figura seguinte traz as diferentes fórmulas usadas para o cálculo da ene