Como jogar Mapa de potencial
- Escolhe um teste e lê no cartão as cargas e o caminho.
- Usa V = k·Q ÷ r para cada carga, soma os potenciais e usa W = q·(V₂ − V₁) para o trabalho.
- Escreve a tua previsão e carrega em Iniciar. A carga de prova é levada pelo caminho; o seu medidor indica V e o trabalho.
- Compara o medidor, as curvas de nível e o gráfico com a tua previsão laranja.
O potencial elétrico
O potencial elétrico num ponto é a energia que cada coulomb de carga tem ali: V = U ÷ q, em volts, sendo um volt um joule por coulomb. Uma carga pontual Q cria V = k·Q ÷ r, que diminui como 1 ÷ r e não como 1 ÷ r², como o campo. O potencial é um número com sinal, por isso os potenciais de várias cargas simplesmente somam-se: entre duas cargas positivas nunca se anulam, mesmo onde os campos se anulam, e entre uma carga + e uma − do mesmo tamanho o potencial a meio caminho é 0, embora o campo ali seja forte. Um mapa de potencial parece um mapa de relevo: perto de uma carga positiva o terreno é alto, e as curvas de nível (equipotenciais) unem pontos ao mesmo potencial. Levar uma carga q de um ponto a outro custa um trabalho W = q·(V₂ − V₁), seja qual for o caminho, e andar ao longo de uma curva de nível não custa nada, porque a força elétrica é sempre perpendicular às curvas de nível.
Um modelo de aprendizagem focado
As cargas fixas são cargas pontuais no ar, tratado como vácuo, com o potencial igual a 0 muito longe. A carga de prova de +1 nC é levada a ritmo constante pelo caminho durante 2 s e mantida 1 s; é pequena demais para mover as outras cargas, e o seu medidor não inclui o seu próprio potencial. O contador de trabalho mostra q·(V agora − V no início), o trabalho que fazes contra a força elétrica, seja qual for o caminho. O sombreado vai do azul-marinho a 0 V até mais claro a partir de 300 V; as curvas de nível são desenhadas de 20 em 20 V quando um ensaio começa, e a seta da força tem uma escala indicada. As respostas dentro de 2 % estão certas; um trabalho nulo tem de estar a 0,5 nJ ou menos.