Tensão

RKA9C Antes de seguirmos em frente, eu só queria esclarecer uma coisa que fiz inadvertidamente. Acho que não fui exato com um pouco da terminologia que eu usei, então, quero esclarecer a diferença entre duas coisas que eu usei quase que alternadamente até este ponto e, agora que estamos prestes a embarcar em aprender o que é voltagem, acho que é importante eu destacar a diferença. Bom, me lembro que, quando eu aprendi pela primeira vez, descobri que misturava estas coisas e não entendia bem por que existia uma diferença: as palavras "potencial elétrica" e "energia potencial elétrica". Ou, às vezes, você verá "energia potencial elétrica"... ...e "potencial elétrico". Acho que, até mesmo no último vídeo, eu usei esses dois quase que alternadamente. Eu realmente deveria ter usado "elétrico" ou "energia potencial elétrica". E qual é a diferença? A energia potencial elétrica está associada com uma carga, está associada com uma partícula que tem alguma carga, só que a partícula pode ter energia. "Potencial elétrico" ou "energia potencial elétrica" estão associados a uma posição, assim, por exemplo, se eu tiver uma carga, e eu sei que ela está em algum ponto em um determinado potencial elétrico, posso descobrir a energia potencial elétrica nesse ponto apenas multiplicando esse valor pela carga. Deixe-me dar alguns exemplos. Vamos dizer que eu tenho uma placa infinita uniformemente carregada, de modo que não temos que fazer cálculo, podemos ter um campo elétrico uniforme. Vamos dizer que este é o plano, eu o farei na vertical só para termos um pouco de mudança de ritmo, e vamos dizer que há uma placa positivamente carregada. Vamos dizer que o campo elétrico é constante, certo? Não importa qual ponto escolhemos, todos estes vetores de campo devem ter o mesmo comprimento. Digamos que tenho uma carga de 2 coulombs aqui, que é positiva. Uma carga positiva de 2 coulombs. E ela começa a 3 metros de distância. Eu quero, então, trazê- la para 2 metros, para que esteja a 1 metro de distância. Então, qual é a diferença de energia potencial elétrica entre a partícula neste ponto e neste ponto? A diferença de energia potencial elétrica é a quantidade de trabalho, como aprendemos nos últimos dois vídeos, que precisamos aplicar a essa partícula para levá-la daqui até aqui. Quanto trabalho temos que aplicar? Temos que aplicar uma força aqui, diretamente, e assumimos que isso talvez já esteja se movendo com velocidade constante. Ou talvez temos que começar com uma força ligeiramente maior só para fazer se mover. Mas temos que aplicar uma força que é exatamente oposta à força fornecida pela Lei de Coulomb, a força eletrostática. Então, qual é a força que temos que aplicar? Na verdade, temos que saber qual é o campo elétrico, que eu ainda não disse... Acabei de perceber isso, como podem notar. Vamos dizer que todas essas linhas do campo elétrico são 3 newtons por coulomb. Então, em qualquer ponto, qual é a força sendo exercida desse campo nessa partícula? Bem, a força eletrostática nessa partícula é igual ao campo elétrico vezes a carga. Aqui é igual... eu apenas defini o campo elétrico como sendo de 3 newtons por coulomb vezes 2 coulombs, que é igual a 6 newtons. O campo elétrico está empurrando 6 newtons para este lado. Então, a fim de empurrar essa partícula para esse lado, eu hei de compensar isso completamente e tenho que fazê-la se mover inicialmente. Eu só quero levar este ponto para a base. Então, eu tenho que aplicar uma força de 6 newtons para a esquerda e eu tenho que aplicá-la por 2 metros para levá-lo até aqui. Então, a força total é igual a 6 newtons vezes 2 metros. Que é igual a 12 newton-metros ou 12 joules. Podemos dizer que a energia potencial elétrica, e energia é sempre em joules... A diferença de energia potencial elétrica entre este ponto e este ponto é de 12 joules. Outra maneira de dizer isso é: qual tem um potencial maior? Bem, este, certo? Porque, neste ponto, estamos mais próximos àquilo que está tentando repeli-lo, então, se fossemos soltá-lo, ele começaria a acelerar nesta direção. E muita desta energia seria convertida em energia cinética no momento em que chegássemos a este ponto, certo? Então, podemos dizer que a energia potencial elétrica neste ponto aqui é 12 joules mais alta que a energia potencial elétrica neste ponto. Isso é energia potencial. O que é potencial elétrico? Bem, o potencial elétrico nos diz, essencialmente, quanto trabalho é necessário por unidade de carga, certo? A energia potencial elétrica é apenas o tanto de trabalho que é necessário para movê-lo daqui até aqui. O potencial elétrico diz, por carga unitária, quanto trabalho é necessário para mover qualquer carga, por carga unitária, daqui até aqui. Bem, no exemplo que acabamos de fazer, o trabalho total para movê-lo daqui até aqui era de 12 joules. Mas quanto trabalho foi necessário para movê-lo dali até ali por carga? O trabalho por carga é igual a 12 joules, para quê? Qual era a carga que movemos? Bem, era de 2 coulombs. É igual a 6 joules por coulomb. Essa é a diferença do potencial elétrico entre este ponto e este ponto. Qual é a distinção? Energia potencial elétrica era associada a uma partícula, quanto mais de energia uma partícula tinha aqui do que aqui. Quando dizemos potencial elétrico, porque essencialmente dividimos pelo tamanho da partícula... Essencialmente, depende do tamanho da partícula... Na verdade, só depende da nossa posição. Então, com "potencial elétrico", estamos dizendo "quanto mais de potencial", independentemente da carga que estamos usando, esta posição tem com relação a esta posição. Esse potencial elétrico é outra maneira de dizer voltagem. E a unidade para voltagem é volts. Então, 6 joules por coulomb é a mesma coisa que 6 volts. E, se pensarmos na analogia da gravitação... Dissemos que a energia potencial gravitacional era "mg∙h", certo? Isto era força, e isto era distância, certo? Potencial elétrico é, essencialmente, se entendemos a analogia, a quantidade de energia potencial gravitacional por massa, certo? Então, se quiséssemos uma maneira rápida de saber qual é o potencial gravitacional em qualquer ponto sem termos que nos preocupar com a massa, dividimos pela massa, e seria a aceleração da gravidade vezes a altura. Bom, se isso te confundiu, ignore isso. Então, para que serve a voltagem? Ela nos diz, independentemente de quão pequena, grande, positiva ou negativa uma carga seja, qual seria a diferença de energia potencial se estivéssemos em dois pontos diferentes. Então, potencial elétrico: estamos comparando pontos no espaço. Energia potencial elétrica: estamos comparando cargas em pontos no espaço. Bom, espero não tê-lo confundido! No próximo vídeo, faremos alguns problemas em que descobriremos a diferença de potencial elétrico ou a diferença de voltagem entre dois pontos no espaço ao contrário de uma carga em dois pontos diferentes no espaço. Vejo vocês no próximo vídeo!