Explique o conceito de momento de dipolo elétrico.
Passo 1
Beleza, o enunciado pede pra explicar o conceito de momento de dipolo elétrico. Isso entra em eletrostática e fala sobre como a gente descreve um par de cargas (positiva e negativa) separado por uma certa distância. Pra resolver a gente vai precisar entender:
- O que é um dipolo elétrico (duas cargas opostas)
- Como a gente define vetores (direção e sentido)
- A fórmula que relaciona carga e distância
Passo 2
Primeiro, imagina duas cargas elétricas idênticas em módulo, mas de sinais opostos (uma +q e outra –q), separadas por uma distância d. Esse arranjo chama-se dipolo elétrico. É como se você tivesse um polo “+” e um polo “–” ligados por uma “varetinha” imaginária.
Passo 3
Agora a gente define o momento de dipolo elétrico, que é um vetor
dado por:
Aqui:
-
é o valor da carga (em coulombs, C) de uma das pontas (o módulo é o mesmo pra +q e –q). -
é o vetor que vai da carga negativa (–q) até a carga positiva (+q).
O sentido deaponta, portanto, de –q em direção a +q.
Passo 4
Em termos de módulo e unidades:
- O módulo é
, onde é o comprimento da “varetinha” em metros (m). - A unidade de
é coulomb·metro (C·m).
Comoé vetor, ele carrega informação de magnitude (quão forte é o dipolo) e direção/sentido (de – para +).
Passo 5
Por que isso importa? Se você colocar esse dipolo em um campo elétrico uniforme
, ele sofre um torque que tende a alinhar
com
. O torque é
Além disso, a energia potencial do dipolo no campo é
Ou seja, o dipolo “gosta” de ficar alinhado com o campo (energia mínima).
Passo 6
Exemplo rápido: a molécula de água tem um momento de dipolo porque a distribuição de cargas não é totalmente simétrica. Por isso ela se comporta de modo especial em campos elétricos (e forma pontes de hidrogênio, etc.).
Resposta
O momento de dipolo elétrico é um vetor
que caracteriza a separação entre duas cargas iguais e opostas. Ele aponta da carga negativa para a positiva, tem unidade C·m e descreve como esse par de cargas interage com campos elétricos (torque
e energia
).