Potencial elétrico e diferença de potencial

Imagine que você tenha uma bolinha de gude de massa m e uma porção de massinha de modelar. Faça um círculo achatado com a massinha, coloque-a no chão e solte a bolinha de gude sobre ela, de uma altura aproximada de 1 m. Observe a marca que a bolinha deixa na massinha. Imagine agora que a mesma bolinha é solta de uma altura aproximada de 1,5 m e você observa a nova marca. É possível notar que a segunda marca é mais profunda que a primeira, porque a bolinha solta de uma altura maior adquire (maior energia cinética). Podemos dizer então que o potencial gravitacional em 1,5 m é maior que o potencial gravitacional em 1m. A força gravitacional P realiza trabalho sobre a bolinha quando a desloca, e esse trabalho é proporcional à variação da energia potencial gravitacional entre os pontos A e B. 

Se trocarmos a bolinha de gude por uma carga elétrica de prova positiva num campo elétrico gerado também por uma carga positiva, no deslocamento entre dois pontos dentro do campo elétrico a força F realiza trabalho. Esse trabalho é igual a diferença entre a energia potencial elétrica inicial e final. 

A diferença de potencial (ddp) também é denominada de tensão elétrica (V) é uma grandeza ligada diretamente ao conceito de corrente elétrica. Corrente elétrica é o fluxo ou o movimento de partículas carregadas em um condutor de forma ordenada. Porém para existir corrente elétrica entre dois pontos deve-se haver uma diferença de potencial elétrica entre os dois pontos. 

Então consideremos um dispositivo capaz de manter uma diferença de potencial entre dois corpos. Esses “dispositivos” são denominados de geradores, ao qual comumente podemos associar a uma simples pilha. Por exemplo, de acordo com a figura abaixo a pilha (gerador elétrico) mantém entre seus terminais + e – uma diferença de potencial elétrico V= V(+) –V(-). Quando ligamos os terminais desse gerador a um condutor (fio de cobre) ao filamento da lâmpada, a mesma se acende, pois ocorre um movimento de cargas elétrica no condutor (corrente elétrica).

Como foi dito a diferença de potencial é uma grandeza física expressa no SI por V(volts) em homenagem ao Físico Alessandro Volta.

DIFERENÇA DE POTENCIAL NUM CAMPO ELÉTRICO UNIFORME

Considere o campo elétrico uniforme entre duas placas planas iguais em módulo e de sinais contrários, separadas pela distância d. Essa expressão permite calcular a ddp entre dois pontos de um campo elétrico uniforme. Com base nela, é possível verificar que o SI o campo elétrico pode ser medido em volt/metro que é equivalente a newton/coulomb (N/C).

POTENCIAL DE UM CONDUTOR EM EQUILÍBRIO ELETROSTÁTICO

Considere um condutor eletrizado negativamente em equilíbrio eletrostático. As cargas em excesso estão em repouso. Isso nos permite afirmar que não existe ddp entre dois pontos quaisquer do condutor. Se houvesse uma diferença de potencial, os elétrons livres iriam para pontos de potencial maior. Por isso, podemos dizer que num condutor em equilíbrio eletrostático o potencial, em qualquer ponto, é constante e igual ao da superfície. 

Uma superfície em que o potencial elétrico é o mesmo em todos os seus pontos é chamado superfície equipotencial. Nelas as linhas de força são sempre perpendiculares as superfícies equipotenciais.