Calculadora de potencial elétrico para V, Q e distância
Calcule potencial elétrico, carga ou distância pela lei de Coulomb usando V = kQ/r para eletrostática de cargas pontuais.
Escolha a variável que deseja encontrar, insira os outros dois valores e a calculadora rearranja instantaneamente a fórmula do potencial elétrico.
Calculadora de potencial elétrico para V, Q e distância
Calcule potencial elétrico, carga ou distância pela lei de Coulomb usando V = kQ/r para eletrostática de cargas pontuais.
Use carga e distância para calcular o potencial elétrico.
Sobre a calculadora de potencial elétrico
O potencial elétrico é uma das grandezas mais úteis da eletrostática porque transforma um problema baseado em força em um problema de energia por unidade de carga. Para uma carga pontual, o potencial a uma distância r é V = kQ / r, em que k é a constante de Coulomb e Q é a carga fonte em coulombs. Esta calculadora permite resolver essa equação nas três direções. Você pode encontrar o potencial criado por uma carga, determinar qual carga seria necessária para criar um potencial alvo ou calcular a distância associada a um potencial e uma carga conhecidos.
O potencial é medido em volts, que são joules por coulomb. Isso o torna intimamente ligado à energia, ao trabalho e à diferença de tensão. Na prática, uma carga positiva produz potencial positivo e uma carga negativa produz potencial negativo. Como a fórmula depende de 1/r, o potencial diminui linearmente com o inverso da distância, e não com o inverso do quadrado. Por isso, o potencial costuma ser conveniente para comparar diferentes pontos no espaço mesmo quando o campo elétrico muda rapidamente.
Rearranjar a fórmula é comum em aulas de física e estimativas de engenharia. Se você conhece o potencial e a distância, pode resolver Q = Vr / k para inferir a carga fonte. Se conhece o potencial e a carga fonte, pode resolver r = kQ / V para descobrir onde esse potencial ocorre em relação à carga pontual. A calculadora lida diretamente com esses rearranjos para que você não precise se preocupar com erros de álgebra ou deslizes de notação científica.
Esta fórmula de carga pontual é ideal para problemas introdutórios, aproximações de laboratório e verificações rápidas. Ela funciona melhor no vácuo ou no ar, onde a constante de Coulomb padrão é uma aproximação razoável. Ao passar para materiais dielétricos, campos não uniformes ou distribuições de carga extensas, a permissividade efetiva ou a geometria alteram a relação. Nesses casos, o modelo de carga pontual ainda fornece intuição, mas uma solução de campo mais detalhada pode ser necessária.
Mesmo com essas limitações, o potencial elétrico continua sendo um conceito central em eletrostática, análise de capacitores, movimento de partículas e visualização de campos. Uma calculadora rápida ajuda quando você precisa comparar cenários, interpretar sinais ou verificar cálculos manuais antes de seguir para um projeto ou uma derivação mais completa.
Exemplos de potencial elétrico
Estes exemplos resolvidos mostram as três principais formas de rearranjar V = kQ/r.
| Entradas | Saída | Interpretação |
|---|---|---|
| Modo: Encontrar potencial; Q = 2 × 10^-9 C, r = 0.25 m | V = 71.900414 V | Uma pequena carga na escala de nanocoulombs ainda pode criar um potencial substancial quando você está por perto. |
| Modo: Encontrar carga; V = 90 V, r = 0.5 m | Q = 5.006926e-9 C | A equação rearranjada mostra que apenas alguns nanocoulombs são necessários para criar 90 volts a meio metro. |
| Modo: Encontrar distância; V = 17.975104 V, Q = 1 × 10^-9 C | r = 0.5 m | A distância aumenta à medida que o potencial diminui quando a carga fonte permanece fixa. |
Como usar a calculadora de potencial elétrico
- Escolha se deseja resolver potencial, carga ou distância.
- Insira as duas grandezas conhecidas que correspondem ao modo selecionado usando volts, coulombs e metros.
- Clique em Calcular para ver o valor resolvido e a fórmula rearranjada usada.
- Use Redefinir para limpar os campos e iniciar um novo cenário de carga pontual.
Perguntas frequentes sobre a calculadora de potencial elétrico
O que o potencial elétrico mede?
O potencial elétrico mede a energia potencial por unidade de carga em um ponto de um campo elétrico. Por isso, é expresso em volts, equivalentes a joules por coulomb.
Por que o denominador é apenas r e não r ao quadrado?
O potencial está relacionado à integral do campo elétrico, então sua dependência da distância é uma potência mais fraca do que a do próprio campo para uma carga pontual. É por isso que o potencial elétrico varia com 1/r, enquanto o campo elétrico varia com 1/r².
O potencial elétrico pode ser negativo?
Sim. Uma carga fonte negativa produz potencial elétrico negativo em relação à referência zero no infinito. O sinal do resultado é significativo porque indica a direção da mudança de energia potencial para uma carga de teste positiva.
Por que a distância pode se tornar inválida ao resolver r?
A distância deve permanecer positiva em um problema físico de carga pontual. Se os sinais da carga e do potencial implicarem uma distância negativa, ou se o potencial for zero, os valores inseridos não são consistentes com a equação simples.
Esta fórmula funciona dentro de materiais?
Ela é mais precisa no vácuo ou no ar usando a constante de Coulomb padrão mostrada aqui. Em materiais com permissividade diferente, talvez seja necessário substituir a constante ou usar um modelo eletrostático mais detalhado.