A energia potencial elétrica é a energia que uma carga possui devido à sua posição em um campo elétrico. Quanto maior a força que atua sobre ela e quanto maior a distância que ela pode percorrer, maior será essa energia.
Essa energia está associada à interação entre duas cargas elétricas, sendo dada por:
\( E_p = k \cdot \frac{Q \cdot q}{d} \)
- \( E_p \): energia potencial elétrica (em joules, J)
- \( Q \): carga geradora (em C)
- \( q \): carga testada (em C)
- \( d \): distância entre as cargas (em m)
O sinal da energia depende do sinal das cargas:
- Se as cargas tiverem mesmo sinal, a energia potencial é positiva (elas se repelem, energia é maior quanto mais próximas)
- Se tiverem sinais opostos, a energia é negativa (atração entre as cargas)
#inserir imagem aqui# (duas cargas com mesma carga e duas cargas com sinais opostos, mostrando vetor força e energia potencial)
Ligação com o potencial elétrico
Existe uma relação direta entre a energia potencial e o potencial elétrico:
\( E_p = q \cdot V \)
Ou seja, a energia que uma carga possui em um campo depende do valor do potencial elétrico no ponto onde ela se encontra.
Exemplo:
Uma carga de \( q = 2{,}0 \, \mu C \) está em um ponto onde o potencial elétrico é de 400 V. Qual sua energia potencial elétrica?
\( E_p = 2{,}0 \times 10^{-6} \cdot 400 = 8{,}0 \times 10^{-4} \, J \)
Tabela Resumo
| Grandeza | Fórmula | Unidade |
|---|---|---|
| Energia potencial elétrica (entre duas cargas) | \( E_p = k \cdot \frac{Q \cdot q}{d} \) | J (joule) |
| Energia potencial em função do potencial | \( E_p = q \cdot V \) | J (joule) |
Exercícios Resolvidos
Exercício 1
Calcule a energia potencial elétrica entre duas cargas de \( Q = 3{,}0 \times 10^{-6} \, C \) e \( q = 2{,}0 \times 10^{-6} \, C \) separadas por uma distância de 0,05 m.
Exercício 2
Uma carga de \( -1{,}0 \, \mu C \) está em um ponto com potencial de 300 V. Qual a energia potencial elétrica?
Exercício 3
Duas cargas de sinais opostos, \( Q = +2{,}0 \, \mu C \) e \( q = -3{,}0 \, \mu C \), estão separadas por 0,02 m. Calcule a energia potencial elétrica entre elas.