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 vec p dado por:
vec p = q,vec d
Aqui:
  • q é o valor da carga (em coulombs, C) de uma das pontas (o módulo é o mesmo pra +q e –q).
  • vec d é o vetor que vai da carga negativa (–q) até a carga positiva (+q).
    O sentido de vec p aponta, portanto, de –q em direção a +q.

Passo 4

Em termos de módulo e unidades:
  • O módulo é p = q,d, onde d é o comprimento da “varetinha” em metros (m).
  • A unidade de vec p é coulomb·metro (C·m).
    Como vec p é 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 vec E, ele sofre um torque que tende a alinhar vec p com vec E. O torque é
vec tau = vec p times vec E
Além disso, a energia potencial do dipolo no campo é
U = -vec p cdot vec E
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 vec p = q,vec d 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 vectau=vec ptimesvec E e energia U=-vec pcdotvec E).

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