Explique o impacto da constante dielétrica do meio na força de Coulomb entre duas cargas puntiformes.
Passo 1
Vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. Queremos explicar como a constante dielétrica de um meio afeta a força de Coulomb entre duas cargas pontuais. Para isso, vamos usar conceitos de eletricidade e materiais isolantes, especificamente a constante dielétrica e a lei de Coulomb.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar a Lei de Coulomb. Ela descreve a força entre duas cargas elétricas puntiformes. A fórmula é:
Onde:
- $ F $ é a força entre as cargas,
- $ k $ é a constante eletrostática no vácuo (
), - $ q_1 $ e $ q_2 $ são as magnitudes das cargas,
- $ r $ é a distância entre as cargas.
Passo 3
Agora, quando as cargas estão em um meio diferente do vácuo, a constante eletrostática $ k $ é ajustada pela constante dielétrica $ \varepsilon_r $ do meio. A relação fica:
Onde:
- $ \varepsilon_0 $ é a permittividade do vácuo (
), - $ \varepsilon_r $ é a constante dielétrica relativa do meio.
Passo 4
A constante dielétrica $ \varepsilon_r $ representa a capacidade do meio de reduzir o campo elétrico gerado pelas cargas. Materiais com $ \varepsilon_r > 1 $ diminuem a força entre as cargas, enquanto $ \varepsilon_r = 1 $ corresponde ao vácuo.
Passo 5
Portanto, quanto maior a constante dielétrica do meio, menor será a força de Coulomb entre as duas cargas. Isso ocorre porque o meio polariza-se, criando dipolos que se opõem ao campo elétrico das cargas, reduzindo a interação entre elas.
Resposta
A constante dielétrica do meio diminui a força de Coulomb entre duas cargas puntiformes. Quanto maior $ \varepsilon_r $, menor a força elétrica entre as cargas.