Um dipolo elétrico formado por cargas de
e
separadas por uma distância de
é submetido a um campo elétrico de
.
Calcule a energia potencial quando a orientação do momento dipolar forma um ângulo de
com a orientação do vetor campo elétrico.
Dica: Escreva o resultado com uma casa decimal em
.
Calcule a energia potencial quando a orientação do momento dipolar forma um ângulo de
Dica: Escreva o resultado com uma casa decimal em
Passo 1
Beleza, aqui o que a questão diz: a gente tem um dipolo elétrico (duas cargas +3 nC e –3 nC) separadas por 0,49 mm e submetidas a um campo elétrico uniforme de intensidade 4,3×10^6 N/C. Ela pede a energia potencial desse dipolo quando o momento dipolar faz um ângulo de 98° com o campo.
Matéria: dipolo elétrico em campo uniforme.
O que vamos precisar:
Matéria: dipolo elétrico em campo uniforme.
O que vamos precisar:
- calcular o momento de dipolo
, que é ; - usar a fórmula da energia potencial
; - botar tudo em joules e converter pra µJ com uma casa decimal.
Passo 2
Vamos achar o momento de dipolo.
Teoria rápida: o momento de dipolo tem módulo
Teoria rápida: o momento de dipolo
onde
é o valor da carga (em coulombs) e
a distância entre elas (em metros).
Aqui
e
.
Logo
Logo
Passo 3
Agora a energia potencial de um dipolo em campo uniforme é
Isto vem do produto escalar entre o vetor momento
e o vetor campo
. O sinal “–” já faz parte da definição de energia potencial para dipolos.
Passo 4
Substituindo os valores:
Temos
Calcular
:
.
Então
Então
Passo 5
Converte pra microjoule (
) e arredonda com uma casa decimal: