Exercícios Resolvidos de Energia Potencial e Trabalho

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Enunciado

A figura abaixo mostra um dipolo elétrico, imerso em um campo elétrico constante (estacionário e uniforme), E → = E x ^ , E > 0 , em três configurações diferentes.

O comprimento do dipolo é L e sua carga positiva é q . Qual dessas configurações é a de equilíbrio estável e quais são, para essa configuração estável, o vetor momento de dipolo p → e a energia potencial U , respectivamente?

a Configuração 3, p → = - q L x ^ , U = 0 .

b Configuração 1, p → = - q L x ^ , U = - q L E .

c Configuração 2, p → = q L y ^ , U = - q L E .

d Configuração 1, p → = q L x ^ , U = 0 .

e Configuração 3, p → = q L x ^ , U = - q L E .

f Configuração 1, p → = q L x ^ , U = q L E .

Passo 1

O dipolo está em equilíbrio estável quando o vetor dipolo elétrico e o campo elétrico apontam na mesma direção se sentido. Logo, sabendo que o vetor dipolo elétrico “sai da carga negativa e parte em direção a carga positiva”, a configuração que representa tal condição é a configuração 3.

Passo 2

De acordo com a configuração 3, o momento dipolo elétrico aponta no sentido + x ^ e é dado por:

p → = q L x ^

Passo 3

A energia potencial de um dipolo é dada por:

U = - p → ∙ E →

U = - p E cos ⁡ θ

Sabendo que o vetor dipolo elétrico e o campo elétrico têm a mesma direção e sentido, θ = 0 ° . Logo:

U = - q L E

A resposta certa é a letra e .

Resposta

e Configuração 3, p → = q L x ^ , U = - q L E .

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