Resumo de fisica: Potencial elétrico II

Potencial e energia potencial elétrica - Princípio da Superposição

ENERGIA POTENCIAL ELETROSTÁTICA E POTENCIAL ELETROSTÁTICO EM UM PONTO:
1. Potencial Eletrostático:

é a energia potencial eletrostática de interação por unidade de carga de prova, em determinado ponto do campo elétrico gerado por uma carga fonte. A unidade é volt, tal que: 1 V = 1 J/C. O potencial elétrico depende da carga fonte, da posição dentro do campo elétrico e do meio ambiente:

$V=\frac{K\cdot Q}{d}=\frac{E\cdot e}{q}$

Com K: constante eletrostática do meio, Q: carga fonte ou carga mãe e d: distância da posição estudada até a carga fonte, Ee: energia eletrostática e q a carga de prova.

2. Tensão Elétrica ou DDP (Diferença de potencial): é o potencial inicial menos o potencial final associados ao movimento de uma carga de prova q dentro de um campo elétrico. A tensão também representa a energia trocada no movimento por unidade de carga de prova:

$U = V_i - V_F = \frac{\Delta E}{q}$

Resultado de imagem para diferença de potencial eletrostático

Com Vi e VF: potenciais inicial e final; q: carga de prova e ∆E: energia trocada por q em seu movimento de transição.

Energia Potencial Eletrostática: a energia potencial eletrostática representa o trabalho associado ao processo de formação da distribuição de cargas, e pode ser calculada por:

$E_p=V_q=K\cdot\frac{Q\cdot q}{d}$

Com K: constante eletrostática do meio, Q e q: cargas interagentes, d: distância entre Q e q e V: potencial criado por Q no ponto ocupado por q. [Ep] = J tal que 1J = 1V.C.
Se energia é positiva, temos REPULSÃO!
Se energia é negativa, temos ATRAÇÃO!
Se tivermos várias partículas, a energia total é a soma das energias de todos os pares de partículas possíveis.
Se tivermos várias cargas fixas, o potencial resultante é a soma de todos os potenciais naquele ponto.
Gráficos de potencial:

Resultado de imagem para gráficos de potencial e energia eletrostática

Potencial e energia potencial elétrica - Superfícies Equipontenciais

ENERGIA ELETROSTÁTICA E POTENCIAL ELETROSTÁTICO EM UM PONTO: SUPERFÍCIES EQUIPOTENCIAIS E TRABALHO E TRANSIÇÕES ELÉTRICAS:
1. SUPERFÍCIES EQUIPOTENCIAIS:
são superfícies perpendiculares às linhas de força e paralelas à superfície da carga fonte, que representam potenciais eletrostáticos constantes, isto é, não há tensão em um movimento entre dois pontos da mesma superfície equipotencial.
Também são chamadas SUPERFÍCIES ISOENERGÉTICAS, isto é, não há trabalho elétrico nem troca de energia associadas a movimentos nessas regiões.
PARA UM DIPOLO PUNTIFORME:

Resultado de imagem para superfícies equipotenciais

2. Trabalho Eletrostático:
o trabalho eletrostático representa a energia trocada pela carga q em sua transição dentro do campo elétrico associado a Q, e pode ser calculado por:

$\tau =-\Delta E_p=q\cdot U=q\cdot E\cdot d$

isto é, o trabalho do campo elétrico é menos a variação de energia potencial ou a carga de prova vezes a ddp ou a carga vezes o campo vezes a distância paralela ao campo, para CEU.
SE O TRABAHO É POSITIVO, MOV. NATURAL, E ENERGIA ELÉTRICA ESTÁ VIRANDO OUTRA FORMA, EM GERAL CINÉTICA, POR EXEMPLO EMISSÃO DE FÓTON POR UM ELÉTRON, QUE SE APROXIMA DO NÚCLEO.
SE O TRABALHO É NEGATIVO, MOV. FORÇADO, E ENERGIA EXTERNA ESTÁ SE TRANSFORMANDO EM ELÉTRICA, POR EXEMPLO ABSORÇÃO DE FÓTON, AFASTANDO-SE DO NÚCLEO.
SE O TRABALHO É NULO, A CARGA TEM DDP NULA, SAIU E VOLTOU À MESMA SUPERFICÍE EQUIPOTENCIAL OU NÍVEL ENERGÉTICO.

Resultado de imagem para SALTOS QUANTICOS

DICAS IMPORTANTES:

Se a energia eletrostática é positiva, dizemos que é repulsiva, de afastamento, desagregadora; se é negativa, dizemos que é atrativa, de aproximação, de formação.
Se o trabalho é positivo, dizemos que o processo de movimento da carga foi espontâneo, e a carga q perdeu energia, emitindo radiação; se o trabalho é negativo, dizemos que o processo de movimento da carga foi forçado, e a carga q recebeu energia, absorvendo radiação.
Potenciais e energias no infinito tendem a zero.
O trabalho associado a q em um movimento que se inicie e termine sobre uma mesma superfície equipotencial é nulo.
O trabalho do operador externo é sempre oposto ao trabalho eletrostático do campo.

Potencial e energia potencial elétrica - Propriedades

ENERGIA, POTENCIAL E CAMPO ELÉTRICOS:
Todo campo elétrico, como nasce na região positiva e some da região negativa, SEMPRE APONTA PARA O MENOR POTENCIAL ELÉTRICO.

Resultado de imagem para campo aponta para o menor potencial

Os gráficos dos potenciais e energia são ambos hipérboles decrescentes, onde energia positiva é repulsão, negativa é atração e potencial positivo gerado por carga positiva e negativo gerado por carga negativa:

Resultado de imagem para gráficos de potencial e energia eletrostática

Se a energia eletrostática é positiva, dizemos que a mesma é repulsiva, de afastamento, desagregadora;
se é negativa, dizemos que é atrativa, de aproximação, de formação.

Potencial elétrico - Condutor em Eq. Eletrostático e Condutor Esférico

ENERGIA, POTENCIAL EM CONDUTORES EM EQUILÍBRIO ELETROSTÁTICO/ PODER DAS PONTAS:

O campo elétrico tangencial é nulo;
O campo elétrico e a carga interna são nulos;
O potencial elétrico é diferente de zero e constante em todos os pontos, gerando ddp nula e, portanto, equilíbrio.
AS CARGAS ELÉTRICAS SE FIXAM À CASCA EXTERNA DO CORPO;

Tela de celular com texto preto sobre fundo branco

Descrição gerada automaticamente com confiança baixa

Equações e gráficos para uma esfera condutora em equilíbrio eletrostático:
Cálculo do potencial:
$V=k\cdot\frac{Q}{R}$ , com Q: carga total externa da esfera, e R é o raio da esfera;

DiagramaDescrição gerada automaticamente

Potencial elétrico - Campo Elétrico Uniforme

CAMPO ELÉTRICO UNIFORME:

É um campo elétrico que tem suas linhas de força paralelas, superfícies equipotenciais também paralelas, o que garante que o vetor campo elétrico é constante em qualquer ponto do espaço, o que gera a relação:

$E\cdot d=U$ ,

com E: módulo do campo elétrico constante. d: distância entre as superfícies equipotenciais inicial e final associadas ao movimento da carga de prova q (sendo que d é sempre paralela ao campo) e U: tensão elétrica associada ao movimento de q.

As linhas verticais são superfícies equipotenciais, regiões em que uma carga de prova tem a mesma energia, o mesmo potencial. Muitas vezes chamamos de níveis de energia ou isopotenciais. Quando calculamos a energia trocada por uma partícula carregada q e um campo elétrica, levamos em conta a ddp, ou tensão elétrica, que é o potencial inicial menos o final:

$T=q\cdot U=-\Delta E_pe$

QUANDO O PROCESSO É ESPONT NEO OCORRE DIMINUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA E O TRABALHO É POSITIVO; isso chamamos EMISSÃO DE ENERGIA!!!!
QUANDO O PROCESSO É FORÇADO OCORRE AUMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA E O TRABALHO É NEGATIVO, isso chamamos ABSORÇÃO DE ENERGIA!!!!