A energia potencial pode ser definida como sendo a capacidade de realizar trabalho para gerar certa configuração de objetos (carregados ou não).
No caso da eletricidade, uma carga exerce uma força sobre qualquer outra carga
nas proximidades, surgindo assim uma energia elétrica potencial para essa
configuração de cargas.
Por exemplo, se uma carga Q positiva está fixa em algum ponto do espaço, qualquer outra carga positiva próxima a ela experimenta uma força repulsiva, havendo, portanto uma energia potencial.
A energia potencial de uma carga de prova q nas proximidades da carga Q é:
Onde k
é a constante
de Coulomb.
Em eletricidade, é comum e conveniente usar a
energia potencial por unidade de carga, denominada potencial
elétrico ou voltagem.
Potencial elétrico com relação ao infinito
A
expressão geral para o potencial
elétrico de uma carga elétrica Q pode ser obtida
fazendo o potencial
zero no infinito. A expressão para a diferença
de potencial é:
Fazendo rb→∞
obtemos
Para qualquer
valor arbitrário de r. A escolha do potencial igual a zero no infinito é
arbitrária, porém lógica neste caso, pois no infinito o campo
elétrico e a força elétrica se aproxima de zero.
A energia
potencial potencial do sistema de cargas Q e q,
separadas pela distância r, é portanto,
onde k é a constante de Coulomb.
Animação
Voltímetro
