E1 Carga Elétrica, Campo e Potencial

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A carga elétrica é a propriedade da matéria que gera e responde a campos eletromagnéticos, sendo fundamental para todo esse conjunto de princípios básicos. Duas cargas se atraem ou se repelem dependendo de seus sinais, com uma força que aumenta à medida que as cargas crescem e diminui rapidamente à medida que se afastam. O campo elétrico em um ponto do espaço é, conceitualmente, a força que uma carga de teste colocada ali experimentaria. Em semicondutores, esse mesmo campo, concentrado e intenso na junção entre duas regiões com dopagem diferente, é o que cria a barreira de potencial característica de um diodo.

O potencial elétrico — ou voltagem — é a energia disponível por unidade de carga em um ponto, e a diferença de potencial entre dois pontos é precisamente o que faz com que as cargas se movam, dando origem à corrente elétrica. Sem essa diferença, não há razão física para uma carga se mover em uma direção em vez de outra. Quando se realiza trabalho para mover uma carga dentro de um campo elétrico, esse trabalho depende tanto da quantidade de carga movida quanto da diferença de potencial que ela atravessa.

Os capacitores armazenam energia precisamente no campo elétrico que se forma entre suas placas, e essa energia armazenada cresce muito mais rápido do que a própria tensão aplicada: um aumento moderado na tensão de carga produz um aumento muito maior na energia que o capacitor pode armazenar.

Portanto, este módulo, que começa com uma carga que gera e responde a campos, conclui mostrando que carga, campo, potencial e energia armazenada não são quatro conceitos independentes, mas uma única cadeia causal — a carga cria o campo, o campo define o potencial e a diferença de potencial é o que, em última análise, move outras cargas — o que constitui a base conceitual para toda a análise subsequente de circuitos eletrônicos.

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