Resumo de fisica: Potencial elétrico I

Trabalho da força elétrica e energia potencial elétrica - Trabalho de Força Constante

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:
$V=\frac{K\cdot Q}{d}$ , com K: constante eletrostática do meio, Q: carga fonte ou carga mãe e d: distância da posição estudada até a carga fonte.

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 entre esses níveis de energia:
$U=v_i-v_f=\frac{\Delta E}{q}$ = ∆E/q, com $v_i$ e $v_f$ : potenciais inicial e final; $q$ : carga de prova e $\Delta E$ : energia trocada por q em seu movimento de transição.

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.

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

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

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.
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.
O trabalho do operador externo é sempre oposto ao trabalho eletrostático do campo.

Trabalho da força elétrica - Trabalho de Força, Energia Cinética, Energia Potencial, Potencial Elétrico

TRABALHO DO CAMPO ELÉTRICO:
É A ENERGIA TROCADA PELA CARGA ELÉTRICA QUANDO OCORRE A ATUAÇÃO DE UMA FORÇA ELÉTRICA.
$\tau =q\cdot U=-\Delta E_{pe}$ com q carga móvel, U ddp e Epe a energia elétrica
QUANDO O PROCESSO É ESPONT NEO OCORRE DIMINUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA E O TRABALHO É POSITIVO; isso chamamos EMISSÃO DE FÓTON!!!!
QUANDO O PROCESSO É FORÇADO OCORRE AUMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA E O TRABALHO É NEGATIVO, isso chamamos ABSORÇÃO DE FÓTON!!!!
Para o CEU, campo elétrico uniforme, temos que E.d =U logo, jogando na equação do trabalho, temos, para o CEU:
$\tau =q\cdot U=q\cdot E \cdot d$ , com q carga móvel, U ddp, E campo elétrico e d distância paralela ao campo.
E o trabalho no CEU, como em qualquer campo elétrico, não depende do caminho, então tomar sempre a distância d que é paralela ao campo elétrico, isto é, é a menor distância entre as equipotenciais do problema, ou níveis de energia.

TEC: TEOREMA DA ENERGIA CINÉTICA:
Quando a força elétrica é a única força atuando, podemos aplicar o teorema da energia cinética, que é a equação de Torricelli multiplicada por m/2, e que resulta o tec aplicado à eletricidade, que fica:

$\tau_R =q\cdot U=\frac{mv^2}{2}-\frac{mv^2_0}{2}$
Se parte do repouso, a energia cinética inicial e a velocidade inicial são nulas; se no final o corpo parar a energia cinética final e a velocidade final será zero.

Trabalho da força elétrica e energia potencial elétrica - Potencial Elétrico - Exemplos

1. 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.

Resultado de imagem para campo elétrico uniforme

DICAS IMPORTANTES:

O vetor campo elétrico, em qualquer caso, aponta sempre no sentido do MENOR POTENCIAL, segundo a convenção de Faraday.
Para campos variáveis, vale a relação E = V/d, para uniformes, $E=\frac{U}{d}$ .
A força eletrostática em um C.E.U. é um vetor invariável também, tanto quanto o campo elétrico, supondo carga de prova constante ao longo do movimento.
tante é a soma de todos os potenciais naquele ponto.

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.
DICAS IMPORTANTES:

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.
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.