Depois da carga elétrica e do campo elétrico, o conceito mais importante da eletricidade é o de potencial elétrico. É tão importante quanto conceitualmente difícil de entender. Os livros didáticos geralmente o apresentam a partir de relações matemáticas com a carga elétrica e com a energia elétrica. Talvez a falta de uma abordagem qualitativa justifique os inúmeros equívocos apresentados por alunos de todos os níveis, do ensino médio aos cursos de engenharia. Nesse texto introdutório, que denominamos de organizador prévio, vamos tratar o conceito de potencial elétrico a partir de uma abordagem qualitativa antes de introduzir sua conexão formal com a carga e a energia elétrica.
Na linguagem coloquial, o termo potencial é frequentemente usado para se referir à capacidade que uma pessoa tem para realizar algo, para atingir determinada meta. Sobre um bom aluno no colégio diz-se que tem potencial para ter sucesso na vida profissional. Podemos dizer que essa capacidade de realizar algo na linguagem cotidiana, tem a ver com a ideia da energia potencial como a capacidade de realizar trabalho.
Antes desse curso você estudou as leis de Newton e aprendeu que a força gravitacional entre duas massas é diretamente proporcional ao produto das massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas. Na unidade anterior da nossa disciplina você aprendeu que a força coulombiana entre duas cargas tem a mesma forma da força gravitacional. Ou seja, a força eletrostática entre duas cargas elétricas é diretamente proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas. Você já sabe que esta força será de atração se as cargas tiverem sinais diferentes, e de repulsão quando os sinais forem iguais.
Você aprendeu que a forma da força gravitacional leva ao teorema da conservação da energia mecânica (energia cinética + energia potencial). E tudo isso tem a ver com o potencial gravitacional. Então, tudo que aprendemos com o potencial gravitacional pode ser inteiramente transposto para o caso do potencial elétrico. Mais do que isso, toda a energia no universo é essencialmente consequência das interações fundamentais:
No estado latente, quando recebe a denominação de energia potencial, a energia depende unicamente da configuração da matéria envolvida. Ou seja, da distribuição de massas no caso gravitacional, de cargas elétricas no caso eletromagnético e de partículas elementares, prótons e nêutrons no caso nuclear. Em suma, como bem definiu Rankine em 1867:
Muita gente pensa que o potencial elétrico depende das propriedades dos componentes de um circuito elétrico. Não depende. O potencial só depende da existência de cargas elétricas. Havendo carga elétrica em algum ponto do espaço, haverá potencial em sua volta. Mais adiante você vai ter a oportunidade de analisar melhor essa questão.
Por exemplo, você vai aprender que não é necessário ter uma corrente elétrica para ter um potencial em qualquer ponto de um fio condutor. Ou seja, não é a corrente elétrica que produz o potencial, ou a diferença de potencial. É o contrário. É a diferença de potencial que produz a corrente. Então, se o potencial em dois pontos de um circuito for o mesmo, não haverá corrente entre esses dois pontos. Só quando há diferença de potencial, o que também denominamos como voltagem, é que haverá corrente. Podemos dizer isso de outro modo: a diferença de potencial, ou a voltagem, produz o movimento das cargas elétricas, e esse movimento dá origem à corrente elétrica.
Muitos livros didáticos levam seus leitores a pensarem que na eletricidade a corrente elétrica é um conceito primário. Não é! O conceito primário é a carga elétrica. Depois vem o campo elétrico que ela produz. A partir do campo elétrico tem-se o potencial elétrico, e só então surge a corrente elétrica. A corrente elétrica surge apenas quando há diferença de potencial, ou voltagem, entre dois pontos de um circuito elétrico. Ou seja, é a diferença de potencial que faz surgir a corrente em um circuito elétrico.