Existe alguma força entre uma carga pontual e um corpo dielétrico? Explique.
Passo 1
O enunciado pergunta se existe força entre uma carga pontual
e um corpo dielétrico neutro colocado num ponto qualquer. O conteúdo envolve polarização de dielétricos na eletrostática e a interação entre a carga externa e as cargas ligadas induzidas no dielétrico.
Passo 2
A carga pontual gera um campo elétrico
que penetra o dielétrico. Em um modelo linear de meio contínuo, cada elemento do material adquire um vetor de polarização
onde
é a susceptibilidade elétrica e
a permissividade do vácuo.
Passo 3
A polarização
origina cargas ligadas: densidade volumétrica
e densidade superficial
Como o campo da carga pontual é mais intenso no lado do dielétrico mais próximo a
, a distribuição de
é assimétrica, gerando um campo que atrai a carga externa.
Passo 4
Pode-se ver isso também pela energia eletrostática
do sistema: à medida que
se aproxima do dielétrico,
decresce, de modo que surge uma força
sempre apontando para aproximar a carga da superfície dielétrica. Em particular, para um meio dielétrico semi--infinito e carga a uma distância
, obtém--se
confirmando a atração.
Resposta
Sim. A carga pontual polariza o dielétrico, induzindo cargas ligadas que interagem com a carga original, resultando num força tipicamente atrativa.