Trabalho e Potencial Elétrico

CPV – MARÉ/ CEASM
Física II – CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS
Educador Carlos
2016
2012
Trabalho e Potencial Elétrico
Trabalho da força elétrica num campo qualquer
Trabalho da força elétrica num campo uniforme
Se uma carga q, puntiforme ( ou seja, só nos importa a característica
elétricas dessa carga, não importa o seu tamanho. Fica ligado que esse
Quando uma carga q se desloca de um ponto ao outro em um campo elétrico
qualquer, a trajetória que ele irá seguir não irá importar para o calculo do
trabalho, só depende do ponto de partida e o de chegada da carga. Repare
na figura abaixo, seguindo essa lógica, percebemos que o trabalho da
trajetória 1, será igual ao da trajetória 2, que tbm é igual a trajetória 3
concito vai aparecer direto
) passar por um campo elétrico uniforme
(que é aquele campo elétrico em que as linhas de força aparecem retinhas
e exatamente uma debaixo da outra, ou seja, são paralelas, igualzinho como
mostra a figura 1), teremos que o trabalho gerado da sua força elétrica
será essa formulazinha debaixo da figura 1:
Nesse caso o trabalho seguirá a seguinte formula
Treta
 = d.q.E
Treta
Musica
Uuuuzão, é o TRABALHO desse campo, SOBRE o Q da divisão.
Musica
Demoro, quero ouvir, vamo lá (X2)
O campo não me quer, só pq é uniforme (2x)
Roça, roça, roça o TRABALHO Dele Que Ele gosta
U = diferença de potencial (V)
 = Trabalho da força
 = Trabalho da força
elétrica de um campo elétrico qualquer (J)
elétrica de um campo uniforme (J)
Q = Carga (C)
d = distancia (m)
q = carga (C)
E = Campo elétrico (N/C)
Repare que na figura o deslocamento da carga está sendo de A para B, que
segue o mesmo sentido do campo elétrico, logo o trabalho dessa carga será
positivo. Se ela seguisse um sentido contrario o trabalho seria negativo.
Essa informação vai ser importante lá na frente
1
DICA DO WATHSAPP
=>
Essa diferença de potencial (ddp), também chamada de tensão elétrica, é
uma grandeza escalar de cada pontinho do campo elétrico. Esse conceito é
muito importante, principalmente para a prova da UERJ e do ENEM
CPV – MARÉ/ CEASM
Física II – CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS
Educador Carlos
2016
2012
EU AMO
FÍSICA!!!
Só lembrando que Grandeza, nome que apareceu no conceito de diferença
de potencial (ddp) é um conceito fundamental na ciência. Mas vc pode se
perguntar, o que é uma grandeza? E ai a gente passa a visão que na verdade
o conceito científico para uma grandeza é tudo aquilo que pode ser medido.
Por exemplo, a massa de uma pessoa, o comprimento de uma mesa, isso
tudo são grandezas. Veja, se uma pessoa tem uma massa de 57kg, você
entende perfeitamente que a massa dessa pessoa é 57kg, porque ela é uma
grandeza. Agora é importante falar que existem dois tipos de grandezas, a
que falamos em cima, no exemplo do peso da pessoa é a escalar, existe
também a vetorial, mas esse a gente fala em um outro momento mais na
frente
EXERCÍCIOS
Charge contextualizada:
1– Um carga elétrica puntiforme q = 4 µC é transportada de um ponto A
até um ponto B de um campo elétrico. A força elétrica que age em q realiza
um trabalho ζ = 10-7 J. Determine a diferença de potencia elétrico entre
os pontos A e B.
2 - Um carga elétrica puntiforme q = 2 µC é transportada de um ponto A
até um ponto B de um campo elétrico. A força elétrica que age em q realiza
um trabalho ζ = 10-3 J. Determine a diferença de potencia elétrico entre
os pontos A e B.
3 - Um carga elétrica puntiforme q = 3 µC é transportada de um ponto A
até um ponto B de um campo elétrico uniforme. A força elétrica que age
em q realiza um campo elétrico uniforme de intensidade igual E = 5.10 -4
N/C, sobre uma distância de 2.10-2m. Determine o trabalho realizado do
ponto A até o ponto B
4 - Um carga elétrica puntiforme q = 4 µC é transportada de um ponto A
até um ponto B de um campo elétrico uniforme. A força elétrica que age
Exercício Resolvido
Um carga elétrica puntiforme q = 1 µC é transportada de um ponto A até
um ponto B de um campo elétrico. A força elétrica que age em q realiza um
trabalho ζ = 10
-4
J. Determine a diferença de potencia elétrico entre os
pontos A e B.
em q realiza um campo elétrico uniforme de intensidade igual E = 3.10
-4
-2
N/C, sobre uma distância de 10 m. Determine o trabalho realizado do
ponto A até o ponto B
5 – (Mackenzie – SP) Num ponto A do universo constata-se a existência de
um campo elétrico E de intensidade 9.10-5N/C, devido exclusivamente de
RESOLUÇÃO
uma carga puntiforme Q situada a 10cm dele. Num outro ponto B, distante
30cm da mesma carga, o vetor campo elétrico tem intensidade 10 -5N/C. A
ddp entre A e B é:
temos
que:
6 – Uma carga elétrica puntiforme q = 3.10-9 µC é deslocada dentro de um
campo elétrico desde um ponto A, cujo o potencial é Va = 40V, até um
2
CPV – MARÉ/ CEASM
Física II – CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS
Educador Carlos
2016
2012
ponto B, cujo o potencial Vb é desconhecido. Nesse deslocamento, a carga
ganhou 20 µJ de trabalho elétrico. Calcule Vb
-9
7 - Uma carga elétrica puntiforme q = 4.10
µC é deslocada dentro de um
campo elétrico desde um ponto A, cujo o potencial é Va = 50V, até um
ponto B, cujo o potencial Vb é desconhecido. Nesse deslocamento, a carga
ganhou 30 µJ de trabalho elétrico. Calcule Vb
-9
8 – Um carga elétrica puntiforme q = 3.10
III. o potencial elétrico em P é um vetor com direção radial com a carga
geradora do campo.
Está correto o contido em:
a)I, apenas
b) II, apenas
é levado de um ponto A de um
campo elétrico, onde o potencial é Va = 900V, até o ponto B do referido
campo, onde o potencial é Vb = 2100V.
a)A carga ganhou ou perdeu energia potencial elétrica? Quanto?
b) Determine o trabalho de força elétrica que atue em q, ao ser deslocado
de A até B
c) Compare e interprete os resultados obtidos nos intens a e b
9 - Um carga elétrica puntiforme q = 2.10-9 é levado de um ponto A de um
campo elétrico, onde o potencial é Va = 500V, até o ponto B do referido
campo, onde o potencial é Vb = 1400V.
c) III, apenas
d) I e II, apenas
e) I, II e III
11 – (ENEM – 2009) A eficiência de um processo de conversão de energia é
definida como a razão entre a produção de energia ou trabalho útil e o
total de entrada de energia no processo. A figura mostra um processo com
diversas etapas. Nesse caso, a eficiência geral será igual ao produto das
eficiências das etapas individuais. A entrada de energia que não se
transforma em trabalho útil é perdida sob formas não utilizáveis (como
resíduos de calor).
a)A carga ganhou ou perdeu energia potencial elétrica? Quanto?
b) Determine o trabalho de força elétrica que atue em q, ao ser deslocado
de A até B
c) Compare e interprete os resultados obtidos nos intens a e b
Energia Potencial Elétrico
A energia potencial elétrico nos trará algumas informações muito
importantes, ela irá fazer a gente entender melhor como que as partículas
se movimentam em um campo elétrico, essa informação nos ajudará mais a
frente a entender melhor como funciona a corrente elétrica. Então preste
atenção nessa informação que vai vim abaixo
-> A energia potencial elétrico é igual a força do trabalho elétrico.
Quando jogamos uma carga elétricas positiva, abandonadas em repouso
num campo elétrico, e sujeita apenas pela força elétrica, elas deslocam-se,
espontaneamente para aqueles pontos de menor potencial. Agora, quando
colocamos cargas elétricas negativas abandonadas em repouso num campo
elétrico, e sujeita apenas pela força elétrica, elas deslocam-se,
espontaneamente para aqueles pontos de maior potencial. Agora nunca se
esqueça, em todo movimento espontâneo de cargas elétricas, num campo
elétrico, a energia potencial elétrica sempre diminui
Aumentar a eficiência dos processos de conversão de energia implica
economizar recursos e combustíveis. Das propostas seguintes, qual
resultará em maior aumento da eficiência geral do processo?
a)Aumentar a quantidade de combustível para queima na usina de força.
b) Utilizar lâmpadas incandescentes, que geram pouco calor e muita
luminosidade.
EXERCÍCIOS COMPLEMENTARES
c) Manter o menor número possível de aparelhos elétricos
funcionamento nas moradias.
10 - (UFTM-MG) Com relação a um ponto P sobre as linhas de campo
geradas por uma única carga puntiforme positiva, analise:
d) Utilizar cabos com menor diâmetro nas linhas de transmissão a fim de
economizar o material condutor.
I.a força elétrica exercida sobre uma carga nesse ponto tem a direção da
linha de força que passa pelo ponto P;
e) Utilizar materiais com melhores propriedades condutoras nas linhas de
transmissão e lâmpadas fluorescentes nas moradias.
II. O vetor campo elétrico nesse ponto tem sentido voltado para a carga
geradora do campo;
3
em
CPV – MARÉ/ CEASM
Física II – CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS
Educador Carlos
2016
2012
12 - (ENEM - 2010) Deseja-se instalar uma estação de geração de energia
elétrica em um município localizado no interior de um pequeno vale cercado
de altas montanhas de difícil acesso. A cidade é cruzada por um rio, que é
fonte de água para cosumo, irrigação das lavouras de subsistência e pesca.
Na região que possui pequena extensão territorial, a incidência solar é alta
o ano todo. A estação em questão irá abastecer apenas o município
apresentado. Qual forma de obtenção de energia, entre as apresentadas, é
a mais indicada para ser implantada nesse município de modo a causar o
menor impacto ambiental?
A) Termelétrica, pois é possível utilizar a água do rio no sistema de
refrigeração.
B) Eólica, pois a geografia do local é própria para a captação desse tipo de
energia.
C) Nuclear, pois o modo de resfriamento de seus sistemas não afetaria a
população.
D) Fotovoltaica, pois é possível aproveitar a energia solar que chega à
superfície do local.
E) Hidrelétrica, pois o rio que corta o município é suficiente para
abastecer a usina construída.
Gabarito (exercícios complementares)
10 - / 11 - O aumento da eficiência energética está relacionado ao aumento
da geração de energia com a mesma ou menor quantidade de recursos. A
alternativa que contempla uma maior geração de energia, utilizando a mesma
quantidade de recursos é a opção E. Materiais com melhores propriedades
condutoras nas linhas de transmissão aumenta a geração de energia, pois
reduz as perdas por efeito Joule, com o mesmo gasto de recursos. Lâmpadas
fluorescentes são mais eficazes que as incandescentes para a mesma
potência.R.:E / 12 - A instalação de células fotovoltaicas são instaladas
preferencialmente em regiões onde a incidência de sol é bastante intensa
para gerar mais energia. Como na região em questão é observada uma
incidência solar alta o ano todo, essa área se torna ideal para a instalação
desse tipo de central energética.R.: D
4