A Lei de Coulomb descreve a interação entre cargas puntiformes no vácuo. Como essa interação seria afetada se, em vez do vácuo, as cargas estivessem imersas em um meio material? O que isso nos diz sobre a influência do meio nas interações eletrostáticas?
Passo 1
Beleza, então o enunciado pergunta: “A Lei de Coulomb fala da força entre duas cargas pontuais no vácuo. Como é que muda se, em vez de vácuo, as cargas estiverem num meio material? O que isso mostra sobre a influência do meio nas interações eletrostáticas?”
Conteúdo: eletrostática, constante dielétrica, permitividade do meio.
O que vamos precisar: saber a forma da Lei de Coulomb no vácuo e entender o conceito de permitividade e constante dielétrica de um meio.
Conteúdo: eletrostática, constante dielétrica, permitividade do meio.
O que vamos precisar: saber a forma da Lei de Coulomb no vácuo e entender o conceito de permitividade e constante dielétrica de um meio.
Passo 2
Antes de tudo, lembra da Lei de Coulomb no vácuo:
Aqui,
é a permitividade do vácuo (uma constante conhecida),
e
são as cargas e
é a distância entre elas. Essa lei vem da superposição de campos elétricos e da definição de força elétrica.
Passo 3
Agora, quando as cargas estão num meio material (por exemplo, água, vidro, ar denso etc.), o meio fica “polarizado”: as moléculas do material se alinham levemente pra reduzir o campo elétrico interno. Isso faz com que a força entre as cargas diminua.
Para levar isso em conta, a permitividade do vácuo é substituída por
, a permitividade do meio:
Para levar isso em conta, a permitividade do vácuo
onde
é a constante dielétrica relativa do material (sempre maior que 1). A Lei de Coulomb no meio vira:
Passo 4
Teoria em ação:
- A constante dielétrica
reflete o quanto o material “bastou” o campo elétrico. - Quanto maior
, mais o campo (e, portanto, a força) é reduzido.
Logo, o meio atua como um “amortecedor” das interações eletrostáticas.
Resposta
Em um meio material, a Lei de Coulomb fica
ou seja, a força entre as cargas é reduzida por um fator
(constante dielétrica do meio). Isso mostra que o meio influencia diretamente a intensidade das interações eletrostáticas, diminuindo-as conforme sua capacidade de polarização.