Potencial Elétrico e Energia Potencial Elétrica – Física Enem

Energia potencial elétrica

Quando colocamos uma carga q em um campo elétrico, esta carga sofre a ação de uma força, que é capaz então de realizar trabalho sobre esta carga, ou seja, é capaz de movimentar esta carga. Isto significa que ocorre um armazenamento de energia, que chamamos de energia potencial elétrica.

Uma carga q na presença de outra carga Q, que se encontra a uma distância d, armazena uma energia potencial elétrica E_p, que podemos calcular pela seguinte equação:

onde E_p é medida, no SI, em joules (J).

Trabalho de uma força elétrica

Para deslocar uma carga entre dois pontos, um a uma distância d₁ e outro a uma distância d₂ de uma carga Q, é realizado um trabalho τ que será a diferença entre as energias potenciais em cada ponto.

É importante lembrar que quando a carga elétrica se desloca entre dois pontos que têm o mesmo valor de energia potencial elétrica, o trabalho é zero. Isso ocorre quando movemos a carga q em uma trajetória circular em torno da carga Q.

Potencial elétrico

Define-se o potencial elétrico (V) de um ponto do espaço como a quantidade de energia potencial elétrica por unidade de carga colocada nesse ponto:

No SI, o potencial elétrico é medido em volts (V), onde 1 V = 1J/C.

Podemos agora usar esta equação, e a que vimos anteriormente, para o cálculo do trabalho, e então podemos calcular o trabalho também pela seguinte equação:

A parte que se encontra entre parênteses na equação acima é o que chamamos de diferença de potência, ddp, tensão elétrica ou, ainda, voltagem. Representamos a ddp entre dois pontos 1 e 2 por U₁₂.

Se usarmos as equações da energia potencial elétrica mostradas inicialmente, junto com equação da definição de potencial elétrico, podemos calcular o potencial elétrico gerado por uma carga puntiforme q, a uma distância d da carga:

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Desafios

Questão 1

(FUVEST-SP) Um sistema formado por três cargas puntiformes iguais, colocadas em repouso nos vértices de um triângulo equilátero, tem energia potencial eletrostática igual a U. Substitui-se uma das cargas por outra, na mesma posição, mas com o dobro do valor. A energia potencial eletrostática do novo sistema será igual a:

a)

b)

c)

d)

e)

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Questão 2

(Mackenzie-SP) Uma partícula P com 30 g e carregada eletricamente com 10 μC é abandonada a 2 m de distância de um corpúsculo Q, carregado com 2mC. Desprezando as ações gravitacionais e adotando K = 9.10⁹ N.m²/C², a velocidade de P, quando estiver a 5 m de Q, será:

a) 40 m/s

b) 50 m/s

c) 60 m/s

d) 70 m/s

e) 80 m/s

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Questão 3

(Mackenzie-SP) Na figura, Q = 20 μC e q = 1,5 μC são cargas puntiformes no vácuo (K = 9.10⁹ N.m²/C²). O trabalho realizado pela força elétrica para levar a carga q do ponto A para o b é:

a) 5,4 J

b) 4,5 J

c) 3,6 J

d) 2,7 J

e) 1,8 J

Dica 3 – Relembre tudo sobre os Princípios da Eletrostática e os Processos de Eletrização em mais esta aula de revisão para a prova de Física Enem – https://fuvestibular.com.br/principios-eletrostatica-fisica-enem/

Questão 4

(Vunesp-SP) Uma gotícula de óleo com massa m e carga elétrica q atravessa, sem sofrer qualquer deflexão, toda a região entre as placas paralelas e horizontais de um capacitor polarizado, como mostra a figura.

Se a distância entre as placas é L, a diferença de potencial entre as placas é V e a aceleração da gravidade é g, é necessário que q/m seja dada por:

a)

b)

c)

d)

e)

Questão 5

(Ufla-MG) Duas cargas elétricas puntiformes Q de mesmo valor absoluto e sinais contrários são fixadas nas extremidades de um segmento horizontal AB, de comprimento r. Com relação ao potencial eletrostático resultante gerado por essas cargas, pode-se dizer:

a) é nulo apenas no ponto médio do segmento AB.

b) é nulo nas proximidades da carga elétrica +Q.

c) é nulo nas proximidades da carga elétrica -Q.

d) é nulo em qualquer ponto contido num plano perpendicular ao segmento AB, que o intercepta no ponto médio.

e) é nulo somente no infinito.