TRABALHO DA FORÇA ELÉTRICA

Trabalho da força elétrica 

Considere uma carga elétrica q que se desloca de um ponto A para um ponto B de um campo elétrico, cujos potenciais elétricos são respectivamente VA e VB . Neste deslocamento observa-se que sua energia potencial elétrica foi alterada de  = q . VA para  = q . VB.  

 

Com esta variação de energia potencial, pode-se concluir que ocorreu realização de trabalho. 

O trabalho realizado neste caso é determinado por: 

tAB = -  

Como  = q . VA e  = q . VB , tem-se: 

tAB = -  

tAB = q . VA - q . VB  

tAB = q (VA - VB) 

 

É importante salientar que a força elétrica é uma força conservativa e dessa forma seu trabalho não depende da trajetória da carga elétrica. 

 

Movimento espontâneo e forçado 

 

Quando a carga elétrica é deslocada de uma posição para outra, pode-se verificar uma facilidade no deslocamento ou uma dificuldade, dependendo se a força elétrica é a favor ou contra o movimento. 

Diz-se que o movimento é espontâneo quando a força elétrica ajuda no deslocamento da carga e nesse caso o trabalho da força elétrica é positivo e a energia potencial diminui. No entanto, o movimento é denominado forçado quando a força elétrica dificulta o movimento da carga. Assim o trabalho da força elétrica é negativo e a energia potencial aumenta. 

 

Trabalho nulo 

 

Não haverá realização de trabalho sempre que a variação do potencial elétrico for nula, ou seja, sempre que o potencial inicial e final for igual no deslocamento da carga elétrica. 

 

LINHAS DE FORÇA

 Linha de Campo ou Linha de “Força” 

 

Para representar o campo elétrico, o físico Michael Faraday introduziu o conceito de linhas de força. 

Considere uma carga positiva Q puntiforme criando ao seu redor um campo elétrico. O vetor campo elétrico criado é de afastamento. A figura a seguir apresenta alguns pontos do campo elétrico e o vetor campo elétrico em cada um desses pontos. 

 

Observe que os vetores  possuem a mesma direção. Traçando uma linha tangente a esses vetores, mantendo a orientação dos vetores obtém-se uma linha denominada linha de força do campo elétrico. Fazendo o mesmo com os outros vetores de mesma direção pode-se traçar outras linhas de força. 

 

 

Se a carga fosse negativa, o vetor campo elétrico seria de aproximação e a linha de força seria de sentido contrário. 

 

Observe que o as linhas de força criadas por uma carga positiva divergem partindo da carga e as linhas de força criadas por carga negativa convergem para a carga.  

 

 

 

Propriedades das linhas de campo: 

 

- Duas linhas de campo nunca se cruzam. 

- As linhas de força não podem ser fechadas. 

- As linhas iniciam na carga positiva e terminam na carga negativa ou no infinito.  

- Numa determinada região, quanto maior for o número de linhas de campo, mais intenso será o campo elétrico. 

- O potencial elétrico diminui no sentido da linha de força. 

 

 

 

Superfície equipotencial 

 

É o lugar geométrico de todos os pontos de um campo elétrico que têm o mesmo potencial elétrico. Dessa forma a diferença de potencial entre dois pontos dessa superfície é igual a zero. 

 

Considere uma carga elétrica puntiforme isolada, o potencial, devido a essa carga, depende da distância radial à carga. Assim, todos os pontos equidistantes à carga têm o mesmo valor para o potencial elétrico. Tem-se dessa forma uma superfície esférica de raio R. Neste caso pode-se dizer que as superfícies equipotenciais são esferas concêntricas.  

 

 

Na figura, as linhas contínuas representam as equipotenciais e as linhas pontilhadas representam o campo elétrico. 

 

A seguir é possível observar as linhas de força e as superfícies equipotenciais criadas pela aproximação de duas cargas elétricas puntiformes de sinais iguais e de sinais diferentes.  

 

 

 

 

 

Propriedades das Superfícies equipotenciais 

 

- As superfícies equipotenciais são sempre perpendiculares às linhas de campo. 

- As superfícies equipotenciais podem ser abertas ou fechadas.