Potencial elétrico num ponto do espaço

RKA12C Vamos falar sobre o potencial elétrico (V). Potencial elétrico (V) é uma ideia abstrata e gera muita confusão. Com frequência, muitas pessoas confundem potencial elétrico com energia potencial elétrica. São conceitos relacionados, mas não são definitivamente a mesma coisa. O potencial elétrico é, simplesmente, um número associado a pontos no espaço. É, realmente, uma ideia bastante abstrata. Você não consegue agarrar, por exemplo, o potencial elétrico. Aqui, você vê representados os pontos no espaço. Na verdade, são infinitos, mas eu circulei com espaço vazio no meio de cada círculo alguns pontos no espaço para poder falar explicitamente sobre eles. Neste caso aqui, não temos nada. Temos realmente o espaço vazio. E, se temos um espaço vazio, se não há nenhuma carga por aqui, nenhuma carga elétrica, em cada ponto, nós dizemos que o potencial elétrico é zero. Aqui, o potencial elétrico é zero... Aqui, o potencial elétrico é zero, e assim por diante. Com um espaço totalmente vazio, o número associado a cada ponto do espaço é simplesmente zero. Mas isso é muito chato! Como podemos fazer com que tenhamos o valor de "V" que não seja zero? Basta colocar uma carga elétrica em algum lugar do espaço. Vou colocar, por exemplo, uma carga elétrica positiva em algum lugar do espaço... aqui. E, agora, os pontos do espaço em torno dessa carga elétrica terão um potencial elétrico. E esse potencial elétrico, não nulo, é claro, será maior, mais intenso quanto mais perto da carga "Q", que gera esse potencial, e será menor quanto mais distante da carga "Q", que está gerando o potencial. E de que isso importa? Quem se importa com isso? Por que se importar com isso? A razão para que nos importemos com isso é a seguinte: a unidade de potencial elétrico é joule por coulomb (J/C). Joule (J) é unidade de energia. Está associada, por exemplo, à energia cinética. E coulomb (C), unidade de carga elétrica. O que isso pode significar? Vamos supor que, em um certo ponto do espaço, por exemplo, neste ponto aqui, exista, em função daquela carga elétrica, um potencial elétrico de 100 J/C. Neste ponto, havendo o potencial de 100 J/C, pode significar o que se aqui não tem nada? De fato, aqui não tem nada neste momento. Mas, se houver uma certa carga elétrica... Vamos supor que uma certa carga elétrica positiva de 2 C seja colocada ali. Veja! Se aqui existe um potencial de 100 J/C ou seja, 100 joules para cada coulomb, quer dizer que, se eu coloquei uma carga de 2 C positiva aqui, nós teremos um potencial, uma energia potencial elétrica, e aí, sim, energia potencial elétrica, de 200 J. Ou seja, 100 joules para cada coulomb. Com 2 C, nós teremos 200 J de energia potencial elétrica aqui neste ponto, em relação a esta carga. E aí está a razão pela qual nós nos preocupamos com o potencial elétrico. Ele nos permite descobrir a energia potencial elétrica armazenada entre duas cargas determinadas. Aqui, neste caso, entre a carga que já existia, que está gerando o potencial elétrico, "Q", e a carga que eu coloquei aqui de 2 C fica armazenada uma energia potencial elétrica de 200 J. Isso nos permite, então, escrever que a energia potencial elétrica é calculada multiplicando a carga "q"... Vamos considerar que a carga "q" é esta carga que eu coloquei aqui no campo elétrico gerado pela carga "Q". Ela é multiplicada pelo potencial elétrico naquele ponto. Naquele ponto, o potencial era de 100 J/C vezes 2 C. Aqui está a multiplicação. Isso resulta em 200 J de energia potencial elétrica. A questão, agora, é a seguinte: eu informei para você que, aqui, o "V", o potencial elétrico, seria de 100 J/C, mas de onde veio este 100 J/C? Como eu posso chegar até o valor do potencial elétrico em um determinado ponto do espaço? Existe uma fórmula que permite calcular o valor "V". Essa fórmula é dada por: "V" é igual a "K", que é uma constante cujo valor é 9 vezes 10⁹ e as unidades são newton metro quadrado por coulomb quadrado (Nm²/C²), multiplicando a carga "Q", que gerou o potencial elétrico... A carga "Q" que gerou o potencial elétrico. Não é a carga que eu coloquei em algum lugar do espaço para verificar o potencial elétrico, mas a carga que está gerando o potencial elétrico. "Q" dividido pela medida da distância entre as duas cargas. Vou indicar essa medida por "r". "r", às vezes, a gente usa para indicar raio de um círculo ou coisas assim, mas, aqui, "r" vai indicar a distância entre estas duas cargas. E tem um porquê desse "r", e ele está relacionado, sim, com o raio de uma circunferência. Aqui temos "r". Vamos supor aqui que esta carga "Q" seja uma carga de 1 nano coulomb, que é "9 vezes 10⁹" C. E vamos supor que a distância entre as cargas é de 9 cm. Agora, com a fórmula, nós podemos calcular o valor de "V", do potencial elétrico, neste ponto do espaço, ou seja, a 9 cm de distância da carga que está gerando aquele potencial. Vamos usar a fórmula. K é "9 vezes 10⁹", multiplicando aqui a carga, que é 10⁻⁹ C, que é 1 nano coulomb, deixe-me arrumar aqui, dividido pela distância entre as cargas indicada por "r". Neste caso, 9 cm. E muito cuidado, porque nós estamos no sistema internacional de unidades e, nele, não usamos o centímetro: 9 cm é equivalente a 0,09 m. A unidade de carga elétrica é coulomb. A unidade utilizada para a distância é metros. Efetuando os cálculos: primeiro que este 10⁻⁹ pode se cancelar com este 10⁹, e o 9 dividido por 0,09 resulta em 100. 100 o quê? Vamos lá olhar para as unidades. O "C²" aqui se cancela com o "C" aqui. O "m" aqui se cancela com o "m" do "m²" aqui. Sobra "Nm/C", mas "Nm" é energia, que é justamente joule, dividido por coulomb, que é o que temos aqui: 100 J/C, que é exatamente o valor que nós tínhamos colocado aqui neste exemplo. Vamos, agora, imaginar um outro ponto do espaço que esteja a uma distância de 4,5 cm da carga "Q", que gera o potencial que nós estamos estudando. Neste ponto, qual vai ser o potencial? A distância aqui é a metade da distância de lá. Pela fórmula, nós percebemos que o potencial é inversamente proporcional à distância entre as cargas. Portanto, se nestas circunstâncias aqui tínhamos o potencial de 100 J/C à distância de 9 cm da carga, se a distância agora é a metade, o potencial vai ser o dobro. Aqui teríamos o potencial de 200 J/C. Quanto mais perto da carga que estamos estudando, maior o potencial por ela gerado. Do mesmo modo, se eu tivesse aqui um ponto no espaço a uma distância de 3 m da carga "Q"... Perdão! A uma distância de 3 cm da carga "Q". O potencial elétrico neste ponto seria de: 3 é 1/3 de 9, então, o potencial elétrico teria que ser o triplo dos 100, ou seja, 300 J/C. Uma outra observação importante que cabe aqui é que, com certa frequência e pouco cuidado, algumas pessoas indicam com o "V" a voltagem ou a diferença de potencial entre dois pontos. A unidade de medida da diferença de potencial (DDP) é volt também, mas não é exatamente a mesma coisa que potencial elétrico. A diferença de potencial, ou também, em alguns casos, chamada de voltagem, é a diferença de potencial entre dois pontos do espaço. Por isso que nós podemos indicar como delta "V" (ΔV) a variação de potencial elétrico, a diferença de potencial. Para exemplificar o que eu estou dizendo, neste ponto, o potencial é de 300 J/C, e, neste ponto, o potencial é de 100 J/C, ou seja, volts (V). A diferença de potencial entre estes dois pontos é de "300 - 100"... 200 volts. 200 J/C ou 200 V. Quando estamos falando de um ponto específico no espaço, estamos falando, neste contexto, é claro, de potencial elétrico. Quando estamos falando da diferença de potencial entre dois pontos distintos no espaço, aí, sim, estamos falando da DDP, também conhecida, em alguns casos, como voltagem. Até o próximo vídeo!