2.1 Introdução

Nesta unidade, veremos o significado de “Diferença de Potencial”, também conhecida como Tensão ou Voltagem. Essa grandeza é bastante útil e largamente utilizada em questões relativas à eletricidade, estando onipresente em nosso cotidiano como o próprio computador o qual está possibilitando a execução desse curso.

Consideremos uma carga de prova positiva "q" que se encontra no interior de um campo elétrico, conforme a figura abaixo.

Essa carga de prova se move do ponto A até o ponto B, sob a ação da força elétrica, temos então que essa força elétrica realiza um trabalho sobre a carga. Esse trabalho representa a quantidade de energia que a força elétrica transfere.

A diferença de potencial entre o ponto A e o ponto B, representada como VA-VB ou simplesmente VAB, é dada pela expressão:

Onde WAB é o trabalho realizado pela força elétrica e q é a quantidade de carga elétrica da carga de prova.

A unidade de diferença de potencial no sistema internacional é o Volt e sua abreviatura é V. Essa grandeza é muito útil em nossa vida diária, ainda mais em atividades que envolvem a eletricidade. Tensões de 110V, 220V ou 12V são comuns, e seu significado é justamente a relação entre energia (trabalho) e carga elétrica. Assim, se uma determinada carga elétrica circula por uma lâmpada ligada a uma DDP de 220V, isso quer dizer que cada 1C de carga recebe a energia de 220J. Da mesma forma, a energia elétrica transformada por um aparelho pode ser calculada como o produto da diferença de potencial, aplicada a esse aparelho pela carga que o circulou.

Note que o conceito de Potencial Elétrico não é tão usual, pois o mais útil é mesmo a diferença entre o potencial de um ponto e o potencial de outro, e não o valor do potencial de um determinado ponto, até mesmo porque este depende de uma referência arbitrária.

De qualquer forma, podemos concluir alguns fatos do conceito de potencial elétrico.

Veja na Figura 2, onde temos uma carga elétrica no espaço:

Na figura acima, a carga Q está gerando diversos potenciais a sua volta, sendo que o potencial no ponto A é maior do que o potencial no ponto B. Com isso, VAB é um número positivo. Poderíamos também calcular VBA, que seria um número com mesmo módulo, porém com sinal contrário.

Imagine que se coloque uma carga de prova positiva entre os pontos A e B. Para que lado essa carga tenderia a mover-se? Obviamente para a direita, pela repulsão com Q (caso analisemos o problema pela Lei de Coulomb) ou pelo fato de a força ser de mesma direção e sentido do campo elétrico (análise pelo campo elétrico). E se colocarmos uma carga negativa entre A e B? Nesse caso, a carga terá a tendência a mover-se em direção ao ponto A.

Agora analise a Figura 3.

Nesse caso, a carga Q que gera a diferença de potencial entre os pontos A e B é negativa. Com isso, o ponto A terá um potencial elétrico inferior ao ponto B. Ou seja, VAB será uma DDP negativa. E qual o comportamento de cargas de prova abandonadas entre A e B? O oposto do caso anterior: cargas positivas vão tender a mover-se em direção ao ponto A e cargas negativas, para o ponto B. Com isso, generaliza-se que:

Uma carga positiva tem a tendência a mover-se para pontos de potencial elétrico mais baixo. Já cargas negativas tendem a mover-se para locais com potencial elétrico mais alto.

VAB = VA - VB = WAB / q