Energia, Trabalho e o Potencial Eletrostático

e aí e até agora nesse capítulo nós vamos detalhadamente como a história do eletromagnetismo você desenvolveu e conseguimos dar significados físicos profundos a inúmeros fenômenos observados até então agora que alguns desses conceitos como cargas campos e as próprias leis de março estão mais claras nós podemos partir para algumas outras ideias que serão importantes quando discutimos as aplicações práticas eletromagnetismo mas antes disso um pequeno resumo o eletromagnetismo é basicamente um estudo dos campos eletromagnéticos de como eles são criados e de como eles mudam o tempo se nós sabemos qual é o campo eletromagnético nós sabemos quais

forças vão atuar em partículas carregadas eletricamente então nós poderemos usar as leis de newton para calcular como essas partículas se movem vocês devem lembrar aqui no capítulo 3 esse curso eu falei sobre o importante conceito na física chamado o trabalho o trabalho nada mais é do que a energia necessária para se deslocar um objeto de um ponto a outro no espaço dá dá uma força atuando sobre ela acontece aqui o eletromagnetismo o conceito de trabalho também a extremamente útil e nós podemos usá-lo para definir algo bem conhecido no nosso dia a dia que é a

tensão elétrica também chamada de diferença de potencial ou vantagem mas antes disso vamos entender um pouco melhor porque eu trabalho no contexto da eletrostática vamos pensar no seguinte imagine que você tem uma carga elétrica em cada uma das suas mãos o que que vai acontecer se você tentar aproximar essas cargas se elas tiverem sinais diferentes nós já sabemos que surgirá uma força atrativa entre elas então vai ser muito fácil deixar essas cargas bem próximas quase como se elas fossem dois imãs com polos diferentes só que quando essas cargas possuem sinais iguais o efeito contrário acontece

tô usando essa aproximação muito mais difícil como em dois irmãos com polos iguais percebam que naturalmente a ideia de fácil ou difícil está ligada com a energia que nós precisamos gastar para vencer a atuação da força elétrica e aproximar o separar essas duas caras a energia em realizar trabalho no caso de cargas que se atraem nós precisamos realizar menos trabalho do que no caso em que as cargas se repelem e essa interpretação do trabalho eletrostático você pode pensar nele como a energia que nós precisamos gastar para aproximar ou afastar cargas sendo que existe uma força

elétrica ou um campo atuando sobre elas vamos ilustrar isso com a ideia de linhas de força que fala desenvolveu para entender os campos elétricos e magnéticos vamos imaginar que nós temos uma partícula carregada em algum lugar distante gerando um campo elétrico como sabemos o campo elétrico nós sabemos a força que vai atuar sobre a partícula a cada instante se quisermos saber a variação de energia ou trabalho necessária para mover uma carga através esse campo mas temos que levar em conta cada instante da trajetória entre os pontos a e b essa força é dada pelo campo

elétrico representado pelas linhas dica a conta não é necessariamente fácil mais uma vez que nós calculamos o trabalho de mover uma partícula carregada através do campo elétrico mas sabemos av a energia e essa variação de energia está associada com o potencial eletrostático do cabo que representa quanto potencial o campo tem para realizar trabalho em uma partícula o importante é sobre potencial eletrostático é o seguinte ele representa a capacidade de um campo de realizar trabalho isso é de mudar a energia de partículas carregadas o potencial é como pegar a variação de energia e tirar a dependência

da carga sendo movida e isso nos diz quanto o trabalho que eu vou consegue fazer caso uma partícula seja afetada por ele o potencial uma quantidade de só dukan e energia é uma quantidade da partícula sendo afetada pelo campo essa diferenciação e muito importante a diferença de potencial uma quantidade determinada entre dois pontos de um campo elétrico ea diferença de energia potencial está associada com o movimento de uma partícula e aqui está uma pequena curiosidade se vocês estão se perguntando por que as partículas se movem se o nome do que nós estamos vendo é eletrostática

é porque nós estamos os o campo elétrico ele não moura e também não confia em mim as contas em eletrodinâmica ficam bem mais complicadas nós observamos a natureza que as cargas elétricas positivas livres sempre tendem a se mover para região de menor potencial enquanto as cargas elétricas negativas tendem a se mover para de maior potencial isso é basicamente um princípio da natureza de minimizar energia para campos elétricos e cargas essas observações nos permitiram desenvolver uma equação matemática que relaciona de uma maneira bem simples as ideias de trabalho e diferença de potencial o trabalho necessário para

mover uma partícula carregada entre dois pontos é a diferença de potencial entre os dois pontos vezes a carga da partícula essa equação nos diz que o trabalho o energia necessária para se mover uma carga que ao longo da trajetória ab é simplesmente igual a diferença de potencial entre esses dois pontos em mais ela independe do caminho que você escolher para fazer esse trajeto ou seja a partir pelo pode dar uma volta na lua antes disso se quiser o trabalho eletrostático realizado só depende do ponto inicial e final do movimento nunca do caminho tomado que isso

nos dá uma maneira muito mais fácil e prática de abordar esse tipo de problema do que no caso anterior onde nós temos que levar em conta diretamente atuação da força elétrica energia são grandezas associadas a partículas e potenciais são grandezas associadas aos campos como vocês podem ver o conceito de potencial e energia potencial são muito úteis na física como um todo e eles também aparecem na mecânica e termodinâmica 2 os capítulos que nós já falamos ou seja se uma partícula de carga positiva vai de uma região de potencial alto para outra de potencial baixo trabalho

foi realizado pelo campo sobre a partícula quanto campo elétrico quanto o potencial diminui conforme nos afastamos da fonte do campo o potencial elétrico diminui diretamente com distância duas vezes mais longe que significa duas vezes menos potencial e isso é diferente da força entre cargas que cai com o quadrado da distância vamos imaginar o seguinte e nós temos uma carga parada gerando um campo elétrico que nós sabemos que a radial ou seja as linhas de campo saem da carga de forma uniforme ao redor dela e o que determina a intensidade do campo ou potencial é a

distância até essa carga isso significa que se nós ganharmos várias referências ao redor dessa carga estamos defendendo regiões onde em qualquer ponto sobre elas a intensidade do campo elétrico é a mesma como potencial elétrico também decai radialmente isso significa que essas regiões também possuem potenciais elétricos constantes e por este motivo na física nós chamamos elas de superficies equipotenciais e essas aparecem em todos os cantos em livros sobre eletromagnetismo é muito provável que em algum momento da vida vocês tem um visto um mapa topográfico e e superfícies equipotenciais funcionam exatamente da mesma forma no mapa desse

tipo nós utilizamos linhas para descrever superfícies de mesma altitude quem tem um de física se você parar para pensar nada mais são do que superfície zq e do ponto de vista do potencial gravitacional afinal a força da gravidade de só depende da altura então podemos fazer gráficos similares representam intensidade de campos elétricos além disso nós podemos extrair diversas outras informações destes mapas percebam que no caso de um mapa topográfico linhas muito próximas indicam mudanças bruscas na altitude de maneira análoga no nosso caso as linhas próximas indicam mudanças bruscas a intensidade do campo elétrico mas o

que essas superfícies equipotenciais tem de tão interessante em todo esse contexto de trabalho eletrostático vamos voltar a nossa o campo elétrico radial formado por uma carga positiva no centro da tela novamente os círculos ao redor da carga representam as regiões com o mesmo potencial elétrico que são as regiões equipotênciais nós vamos adicionar uma segunda carga elétrica negativa no sistema mas com carga total bem menor do que a carga que gera o campo isso é importante porque dessa forma nós não precisamos nos preocupar em como essa carga vai distorcer o campo original é e está sob

o nosso controle ela não vai se mover livremente vamos supor que a carga começa no ciclo de potencial mais interno desenvolvemos a carga numa linha para fora ela vai de uma região de maior potencial para uma de menor potencial usando a fórmula que associa trabalho a diferença de potencial o trabalho é positivo ou seja nós temos que realizar trabalho para fazer esse movimento ou seja afastar a carga negativa da carga positiva tô mais força como nós esperávamos agora vamos fazer um segundo movimento ao invés de afastarmos a partícula do centro nós vamos mover ela ao

redor do círculo equipotencial ou seja vamos simplesmente novela sei lá 180 graus ao redor do centro mantendo a distância dela sempre a mesma quanto o trabalho nós realizaremos aqui bom o potencial inicial e final são os mesmos então o trabalho é mudo logo mover a partícula desse jeito não tô mais força e isso sempre vale mover partículas em uma região e que potencial não custa nada ou se o atendimento de regiões e que potenciais pode se tornar interessante se nós quisermos investigar dispositivos elétricos mais a fundo e como podemos usá-los a prática e equipamentos elétricos

por exemplo um condutor elétrico é um material que se torna uma região em que potencial a diferença de potencial entre dois pontos de um fio de cobre é muito próximo de zero e por essa razão as cargas podem se mover quase aqui livremente no fio condutor ou seja nós podemos mover cargas elétricas que podem realizar trabalho quase que de graça ou de outra forma e que potenciais são a forma mais eficiente de se mover cargas elétricas mas cargas elétricas podem ser utilizadas para realizar trabalho então eletricidade ao fenômeno natural perfeito tá manipular energia e trabalho

em longas escadas e é por isso que eletricidade é tão revolucionária é por isso que nós cobrirmos o nosso planeta com fios condutores que ligam o trabalho realizado por água caindo na usina de itaipu até a sua casa e é esse mesmo trabalho trans o que os condutores que carregam no seu celular e de forma geral tudo que dispositivos elétricos fazem é mover cargas através de diferença de potencial muitas vezes através de materiais que tem efeitos outras e antes de encerrar nossa conversa sobre trabalho mas ainda temos que discutir em mais uma coisa algum nesse

vídeo nós vimos várias características do trabalho realizado por uma força elétrica porém onde entra a força magnética nessa história toda afinal não que eu esteja querendo insinuar algo mas esse capítulo inteiro recebeu o nome de eletromagnetismo no vídeo anterior nós vemos que existe uma diferença fundamental entre a atuação da força elétrica e magnética vamos imaginar o seguinte nós temos um plano como uma partícula carregada se movendo sobre ação de um campo magnético e já sabemos que vai surgir uma força magnética atuando sobre ela com direção dada pela regra da mão direita basicamente a força magnética

vai apontar para fora do plano em que a partícula se move não tem que devido a relação entre força e velocidade essa partícula entrará em movimento o colar e essa força magnética será sempre perpendicular à direção de movimento isso é muito interessante porque isso nos mostra que o trabalho realizado pela força magnética é sempre zero ou seja ela não coloca objetos em movimento mas altera sua trajetória sem gasto de energia caso ela já estejam em movimento ou seja forças magnéticas não realizam trabalho e é simplesmente isso no próximo vídeo nós vamos discutir como o potencial

elétrico ea diferença de potencial foram usadas por kishore on estabelecer as leis fundamentais que permitiram a criação de circuitos elétricos e nós também vamos discutir o fenômeno de resistividade que as cargas elétricas sofrem ao percorrer um circuito e como isso nos leva ao famoso efeito jaule que nos permitiu desenvolver as primeiras lâmpadas incandescentes além de diversos outros equipamentos elétricos e eletrónicos muito obrigado e até a próxima e aí e aí