O potencial elétrico é uma propriedade característica das cargas geradoras apenas, como o campo elétrico. É medida em Volts. Show Energia potencial envolve uma carga de prova e as cargas da redondeza. É relacionado com o trabalho realizado para deslocar uma carga dentro de um campo elétrico, mas é necessário saber se o campo é conservativo pois, se não for, o trabalho pode depender do caminho percorrido. O potencial elétrico é uma propriedade característica das cargas geradoras apenas, como o campo elétrico. É medida em Volts. Energia potencial envolve uma carga de prova e as cargas da redondeza. É relacionado com o trabalho realizado para deslocar uma carga dentro de um campo elétrico, mas é necessário saber se o campo é conservativo pois, se não for, o trabalho pode depender do caminho percorrido. objetivos de aprendizagem Ao final desta seção, você poderá: Quando uma carga positiva livre\(q\) é acelerada por um campo elétrico, como mostrado na Figura\(\PageIndex{1}\), ela recebe energia cinética. O processo é análogo a um objeto sendo acelerado por um campo gravitacional. É como se a carga estivesse descendo uma colina elétrica onde sua energia potencial elétrica é convertida em energia cinética. Vamos explorar o trabalho realizado com uma carga\(q\) pelo campo elétrico nesse processo, para que possamos desenvolver uma definição de energia potencial elétrica.  A força eletrostática ou de Coulomb é conservadora, o que significa que o trabalho realizado\(q\) é independente do caminho percorrido. Isso é exatamente análogo à força gravitacional na ausência de forças dissipativas, como atrito. Quando uma força é conservadora, é possível definir uma energia potencial associada à força, e geralmente é mais fácil lidar com a energia potencial (porque depende apenas da posição) do que calcular o trabalho diretamente. Usamos as letras PE para denotar energia potencial elétrica, que tem unidades de joules (J). A mudança na energia potencial,\(\Delta \mathrm{PE}\), é crucial, uma vez que o trabalho realizado por uma força conservadora é o negativo da mudança na energia potencial; isto é,\(W=-\Delta \mathrm{PE}\). Por exemplo, o trabalho\(W\) realizado para acelerar uma carga positiva do repouso é positivo e resulta de uma perda de PE ou negativa\(\Delta \mathrm{PE}\). Deve haver um sinal de menos na frente\(\Delta \mathrm{PE}\) para ser\(W\) positivo. O PE pode ser encontrado em qualquer ponto tomando um ponto como referência e calculando o trabalho necessário para mover uma carga para o outro ponto.
ENERGIA POTENCIAL \(W=-\Delta \mathrm{PE}\). Por exemplo, o trabalho\(W\) realizado para acelerar uma carga positiva do repouso é positivo e resulta de uma perda de PE, ou negativo. Deve\(\Delta \mathrm{PE}\) haver um sinal de menos na frente de\(\Delta \mathrm{PE}\) para fazer\(W\) positivo. O PE pode ser encontrado em qualquer ponto tomando um ponto como referência e calculando o trabalho necessário para mover uma carga para o outro ponto. A energia potencial gravitacional e a energia potencial elétrica são bastante análogas. A energia potencial é responsável pelo trabalho realizado por uma força conservadora e fornece uma visão adicional sobre energia e transformação de energia sem a necessidade de lidar diretamente com a força. É muito mais comum, por exemplo, usar o conceito de tensão (relacionado à energia potencial elétrica) do que lidar diretamente com a força de Coulomb. Calcular o trabalho diretamente geralmente é difícil, pois\(W=Fd\cos \theta\) a direção e a magnitude de\(F\) podem ser complexas para várias cargas, para objetos de formatos estranhos e ao longo de caminhos arbitrários. Mas sabemos que, uma vez\(F=qE\) que o trabalho e, portanto\(\Delta \mathrm{PE}\), é proporcional à carga de teste.\(q\) Para ter uma quantidade física independente da carga de teste, definimos potencial elétrico\(V\) (ou simplesmente potencial, já que elétrico é entendido) como o potencial energia por unidade de carga: \[V=\dfrac{\mathrm{PE}}{q}.\] POTENCIAL ELÉTRICO Essa é a energia potencial elétrica por unidade de carga. \[V=\dfrac{\mathrm{PE}}{q}\] Como o PE é proporcional a\(q\), a dependência de se\(q\) cancela. Portanto,\(V\) não depende de\(q\). A mudança na energia potencial\(\Delta \mathrm{PE}\) é crucial e, portanto, estamos preocupados com a diferença de potencial ou potencial\(\Delta V\) entre dois pontos, onde \[\Delta V =V_{B}-V_{A}=\dfrac{\Delta \mathrm{PE}}{q}.\] A diferença de potencial entre os pontos A e B\(V_{B}-V_{A}\),, é assim definida como a mudança na energia potencial de uma carga\(q\) movida de A para B, dividida pela carga. As unidades de diferença de potencial são joules por coulomb, dado o nome de volt (V) em homenagem a Alessandro Volta. \[1\mathrm{V}=1\mathrm{\dfrac{J}{C}}\] DIFERENÇA DE POTENCIAL A diferença de potencial entre os pontos A e B\(V_{B}-V_{A}\),, é definida como a mudança na energia potencial de uma carga\(q\) movida de A para B, dividida pela carga. As unidades de diferença de potencial são joules por coulomb, dado o nome de volt (V) em homenagem a Alessandro Volta. \[1\mathrm{V}=1\mathrm{\dfrac{J}{C}}\] O termo familiar voltagem é o nome comum para diferença de potencial. Lembre-se de que sempre que uma tensão é cotada, ela é entendida como a diferença de potencial entre dois pontos. Por exemplo, cada bateria tem dois terminais e sua voltagem é a diferença de potencial entre eles. Mais fundamentalmente, o ponto que você escolhe para ser zero volts é arbitrário. Isso é análogo ao fato de que a energia potencial gravitacional tem um zero arbitrário, como o nível do mar ou talvez o chão de uma sala de aula. Em resumo, a relação entre diferença de potencial (ou tensão) e energia potencial elétrica é dada por \[\Delta V=\dfrac{\Delta \mathrm{PE}}{q}\: \mathrm{and}\: \Delta \mathrm{PE}=q\Delta V.\] DIFERENÇA DE POTENCIAL E ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA A relação entre diferença de potencial (ou tensão) e energia potencial elétrica é dada por \[\Delta =\dfrac{\Delta \mathrm{PE}}{q}\: \mathrm{and}\: \Delta \mathrm{PE}=q\Delta V.\] A segunda equação é equivalente à primeira. A voltagem não é o mesmo que energia. A tensão é a energia por unidade de carga. Assim, uma bateria de motocicleta e uma bateria de carro podem ter a mesma voltagem (mais precisamente, a mesma diferença de potencial entre os terminais da bateria), mas uma armazena muito mais energia do que a outra desde então\(\Delta PE=q\Delta V\). A bateria do carro pode mover mais carga do que a bateria da motocicleta, embora ambas sejam baterias de 12 V. Exemplo\(\PageIndex{1}\):Calculating Energy Suponha que você tenha uma bateria de motocicleta de 12,0 V que possa mover 5000 C de carga e uma bateria de carro de 12,0 V que possa mover 60.000 C de carga. Quanta energia cada um fornece? (Suponha que o valor numérico de cada carga seja preciso em três algarismos significativos.) Estratégia Dizer que temos uma bateria de 12,0 V significa que seus terminais têm uma diferença de potencial de 12,0 V. Quando essa bateria move a carga, ela coloca a carga em uma diferença de potencial de 12,0 V, e a carga recebe uma mudança na energia potencial igual\(\Delta PE=q\Delta V\) a. Então, para encontrar a saída de energia, multiplicamos a carga movida pela diferença de potencial. Solução Para a bateria da motocicleta,\(q=5000 \mathrm{C}\)\(\Delta =12.0\mathrm{V}\) e. A energia total fornecida pela bateria da motocicleta é \[\Delta \mathrm{PE}_{cycle}=(5000\mathrm{C})(12.0\mathrm{V})\] \[=(5000\mathrm{C})(12.0\mathrm{J/C})\] \[=6.00\times 10^{4}\mathrm{J}.\] Da mesma forma, para a bateria do carro\(q=60,000\mathrm{C}\) e \[\Delta \mathrm{PE}_{car}=(60,000\mathrm{C})(12.0\mathrm{V})\] \[=7.20\times 10^{5}\mathrm{J}.\] Discussão Embora a tensão e a energia estejam relacionadas, elas não são a mesma coisa. As voltagens das baterias são idênticas, mas a energia fornecida por cada uma é bem diferente. Observe também que, quando a bateria é descarregada, parte de sua energia é usada internamente e a tensão do terminal diminui, como quando os faróis se apagam devido à baixa bateria do carro. A energia fornecida pela bateria ainda é calculada como neste exemplo, mas nem toda a energia está disponível para uso externo. Observe que as energias calculadas no exemplo anterior são valores absolutos. A mudança na energia potencial da bateria é negativa, pois ela perde energia. Essas baterias, como muitos sistemas elétricos, na verdade movem cargas negativas — elétrons em particular. As baterias repelem elétrons de seus terminais negativos (A) através de qualquer circuito envolvido e os atraem para seus terminais positivos (B), conforme mostrado na Figura\(\PageIndex{2}\). A mudança no potencial é\(\Delta V =V_{B}-V_{A}=+12\mathrm{V}\) e a carga\(q\) é negativa, então isso\(\Delta \mathrm{PE}=q\Delta V\) é negativo, o que significa que a energia potencial da bateria\(q\) diminuiu quando passou de A para B. Exemplo\(\PageIndex{2}\): How Many Electrons Move through a Headlight Each Second? Quando uma bateria de carro de 12,0 V aciona um único farol de 30,0 W, quantos elétrons passam por ela a cada segundo? Estratégia Para encontrar o número de elétrons, precisamos primeiro encontrar a carga que se moveu em 1,00 s. A carga movida está relacionada à tensão e energia por meio da equação\(\Delta \mathrm{PE}=q\Delta V\). Uma lâmpada de 30,0 W usa 30,0 joules por segundo. Como a bateria perde energia, nós temos\(\Delta \mathrm{PE}=-30.0J\) e, como os elétrons estão indo do terminal negativo para o positivo, vemos isso\(\Delta V=+12.0V\). Solução Para encontrar a carga\(q\) movida, resolvemos a equação\(\Delta \mathrm{PE}=q\Delta V\): \[q=\dfrac{\Delta \mathrm{PE}}{\Delta V}.\] Inserindo os valores para\(\Delta PE\) e\(\Delta V\), obtemos \[q=\dfrac{-30.0\mathrm{J}}{+12.0\mathrm{V}}=\dfrac{-30.0\mathrm{J}}{+12.0\mathrm{J/C}}=-2.50\mathrm{C}.\] O número de elétrons\(n_{e}\) é a carga total dividida pela carga por elétron. Ou seja, \[n_{e}=\dfrac{-2.50\mathrm{C}}{-1.60\times 10^{-19}\mathrm{C/e^{-}}}=1.56\times 10^{19} \mathrm{electrons}.\] Discussão Esse é um número muito grande. Não é de admirar que normalmente não observemos elétrons individuais com tantos presentes em sistemas comuns. De fato, a eletricidade estava em uso há muitas décadas antes de ser determinado que as cargas de movimentação em muitas circunstâncias eram negativas. A carga positiva que se move na direção oposta à carga negativa geralmente produz efeitos idênticos; isso torna difícil determinar quem está se movendo ou se ambos estão se movendo. O Electron VoltA energia por elétron é muito pequena em situações macroscópicas como a do exemplo anterior — uma pequena fração de um joule. Mas em uma escala submicroscópica, essa energia por partícula (elétron, próton ou íon) pode ser de grande importância. Por exemplo, mesmo uma pequena fração de um joule pode ser grande o suficiente para que essas partículas destruam moléculas orgânicas e danifiquem tecidos vivos. A partícula pode causar danos por colisão direta ou criar raios X prejudiciais, que também podem causar danos. É útil ter uma unidade de energia relacionada aos efeitos submicroscópicos. A figura\(\PageIndex{3}\) mostra uma situação relacionada à definição de tal unidade de energia. Um elétron é acelerado entre duas placas de metal carregadas, como poderia ser em um modelo antigo de tubo de televisão ou osciloscópio. O elétron recebe energia cinética que é posteriormente convertida em outra forma — luz no tubo da televisão, por exemplo. (Observe que a descida do elétron é a subida para uma carga positiva.) Como a energia está relacionada à tensão,\(\Delta PE=q\Delta V\) podemos pensar no joule como um coulomb-volt. Na escala submicroscópica, é mais conveniente definir uma unidade de energia chamada elétron volt (eV), que é a energia dada a uma carga fundamental acelerada por meio de uma diferença de potencial de 1 V. Na forma de equação, \[1\mathrm{ev}=(1.60\times 10^{-19}\mathrm{C})(1\mathrm{V})=(1.60\times 10^{-19}\mathrm{C})(1\mathrm{J/C})\] \[=1.60\times 10^{-19}J.\] ELÉTRON VOLT Na escala submicroscópica, é mais conveniente definir uma unidade de energia chamada elétron volt (eV), que é a energia dada a uma carga fundamental acelerada por meio de uma diferença de potencial de 1 V. Em forma de equação, \[1 \mathrm{eV}=(1.60\times 10^{-19} \mathrm{C})(1 \mathrm{V})=(1.60\times 10^{-19} \mathrm{C}) (1\mathrm{J/C})\] \[=1.60\times 10^{-19} \mathrm{C}\] Um elétron acelerado através de uma diferença de potencial de 1 V recebe uma energia de 1 eV. Segue-se que um elétron acelerado através de 50 V recebe 50 eV. Uma diferença de potencial de 100.000 V (100 kV) dará a um elétron uma energia de 100.000 eV (100 keV) e assim por diante. Da mesma forma, um íon com uma carga positiva dupla acelerada em 100 V receberá 200 eV de energia. Essas relações simples entre tensão acelerada e cargas de partículas tornam o elétron volt uma unidade de energia simples e conveniente em tais circunstâncias. CONEXÕES: UNIDADES DE ENERGIA O elétron volt (eV) é a unidade de energia mais comum para processos submicroscópicos. Isso será particularmente perceptível nos capítulos sobre física moderna. A energia é tão importante para tantos assuntos que há uma tendência de definir uma unidade especial de energia para cada tópico principal. Existem, por exemplo, calorias para energia alimentar, quilowatts-hora para energia elétrica e térmicas para energia de gás natural. O elétron volt é comumente empregado em processos submicroscópicos - as energias de valência química e as energias de ligação molecular e nuclear estão entre as quantidades frequentemente expressas em elétron-volts. Por exemplo, são necessários cerca de 5 eV de energia para quebrar certas moléculas orgânicas. Se um próton for acelerado do repouso por meio de uma diferença de potencial de 30 kV, ele recebe uma energia de 30 keV (30.000 eV) e pode quebrar até 6000 dessas moléculas (\(30,000 \mathrm{eV}\div 5\mathrm{eV}\)por\(=6000\) molécula). As energias de decaimento nuclear são da ordem de 1 MeV (1.000.000 eV) por evento e podem, portanto, produzir danos biológicos significativos. Conservação de energiaA energia total de um sistema é conservada se não houver adição (ou subtração) líquida de trabalho ou transferência de calor. Para forças conservadoras, como a força eletrostática, a conservação da energia afirma que a energia mecânica é uma constante. A energia mecânica é a soma da energia cinética e da energia potencial de um sistema; isto é,\(KE + PE=\: \mathrm{constant}\). A perda de PE de uma partícula carregada se torna um aumento em seu KE. Aqui PE é a energia potencial elétrica. A conservação de energia é declarada em forma de equação como \[\mathrm{KE}+\mathrm{PE}=\mathrm{constant}\] ou \[\mathrm{KE}_{i}+\mathrm{PE}_{i}=\mathrm{KE}_{f}+\mathrm{PE}_{f},\] onde i e f representam as condições iniciais e finais. Como descobrimos muitas vezes antes, considerar a energia pode nos dar uma ideia e facilitar a solução de problemas. Exemplo\(\PageIndex{3}\): Electrical Potential Energy Converted to Kinetic Energy Calcule a velocidade final de um elétron livre acelerado do repouso por meio de uma diferença de potencial de 100 V. (Suponha que esse valor numérico seja preciso para três dígitos significativos). Estratégia Temos um sistema com apenas forças conservadoras. Supondo que o elétron seja acelerado no vácuo e negligenciando a força gravitacional (verificaremos essa suposição posteriormente), toda a energia potencial elétrica é convertida em energia cinética. Podemos identificar as formas inicial e final de energia a ser\(\mathrm{KE}_{i}=0,\mathrm{KE}_{f}=\dfrac{1}{2}mv^{2}, \mathrm{PE}_{i}=qV,\: \mathrm{and}\: \mathrm{PE}_{f}=0\). Solução A conservação de energia afirma que \[\mathrm{KE}_{i}+\mathrm{PE}_{i}=\mathrm{KE}_{f}+\mathrm{PE}_{f}\] Inserindo os formulários identificados acima, obtemos \[qV=\dfrac{mv^{2}}{2}.\] Resolvemos isso para\(v\): \[v=\sqrt {\dfrac{2qV}{m}}.\] Inserindo valores para\(q,\: V,\: \mathrm{and}\: m\) doações \[v=\sqrt{\dfrac{2(-1.60\times 10^{-19}\mathrm{C})(-100 \mathrm{J/C})}{9.11\times 10^{-31}\mathrm{kg}}}\] \[=5.93\times 10^{6} \mathrm{m/s}.\] Discussão Observe que tanto a carga quanto a tensão inicial são negativas, como na Figura. A partir das discussões em Carga Elétrica e Campo Elétrico, sabemos que as forças eletrostáticas em partículas pequenas são geralmente muito grandes em comparação com a força gravitacional. A grande velocidade final confirma que a força gravitacional é realmente insignificante aqui. A grande velocidade também indica como é fácil acelerar elétrons com voltagens pequenas devido à sua massa muito pequena. Tensões muito maiores do que 100 V neste problema são normalmente usadas em pistolas de elétrons. Essas tensões mais altas produzem velocidades de elétrons tão grandes que os efeitos relativísticos devem ser levados em consideração. É por isso que uma baixa voltagem é considerada (com precisão) neste exemplo. Resumo
\(\Delta V= \dfrac{\Delta \mathrm{PE}}{q}\: \mathrm{and}\: \Delta \mathrm{PE}=q\Delta V.\)
\(1\mathrm{eV}=(1.60\times 10^{-19}\mathrm{C})(1 \mathrm{V})=(1.60\times 10^{-19}\mathrm{C})(1 \mathrm{J/C})\) \(=1.60\times 10^{-19}\mathrm{J}.\)
Glossáriopotencial elétricoenergia potencial por unidade de cargadiferença de potencial (ou tensão)mudança na energia potencial de uma carga movida de um ponto para outro, dividida pela carga; unidades de diferença de potencial são joules por coulomb, conhecidas como voltelétron volta energia dada a uma carga fundamental acelerada através de uma diferença de potencial de um voltenergia mecânicasoma da energia cinética e da energia potencial de um sistema; essa soma é uma constanteO que é energia potencial em energia elétrica?A energia potencial elétrica é aquela relacionada à interação entre, pelo menos, dois corpos eletricamente carregados. Interação entre uma carga fixa (direita) e uma carga de prova (esquerda). A energia potencial elétrica é a energia associada à interação entre, pelo menos, dois corpos com cargas elétricas.
O que é potencial elétrico exemplo?Potencial elétrico ou tensão elétrica é a quantidade de energia necessária para mover uma carga elétrica unitária entre dois pontos distintos de uma região dotada de um campo elétrico. O potencial elétrico é uma grandeza física escalar medida em volts (V), que equivale a joules por coulomb (J/C) em unidades SI.
O que é diferença de potencial elétrico?1 - Esta norma define as instalações básicas para Redes de Distribuição Compactas - RDP, também denominadas Redes de Distribuição Protegidas, dotadas com cabos cobertos instalados em espaçadores, com tensões primárias de 7.967/13.800 volts.
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Qual a diferença entre energia potencial é potencial elétrico?
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