O que é o momento de dipolo elétrico
? Em qual contexto ele aparece?
Passo 1
O enunciado pede para explicar o que é o momento de dipolo elétrico
e em que contexto esse conceito surge. O conteúdo envolve a definição física e matemática de dipolo, sua representação em distribuições discretas e contínuas de carga, e sua aparição em eletrostática (expansão multipolar e polarização de materiais).
Passo 2
Considere um par de cargas pontuais iguais em módulo e de sinais opostos,
e
, separadas por um vetor
que aponta da carga negativa para a positiva. O momento de dipolo elétrico desse sistema é definido por
Ele é um vetor cujo módulo indica “força” e separação de cargas, e cuja direção vai de
a
.
Passo 3
Para uma distribuição contínua de carga com densidade
, soma-se cada elemento de carga
multiplicado pela posição
. Assim,
Essa expressão generaliza o caso de dois pontos para qualquer nuvem de carga.
Passo 4
O momento de dipolo elétrico aparece naturalmente ao fazermos a expansão multipolar do potencial eletrostático em pontos distantes de uma distribuição de carga. A primeira correção além da carga total
(monopolo) é o termo dipolar:
Também é central no estudo de materiais dielétricos, onde cada molécula possui
e, sob campo externo
, gira sujeita a torque
e energia de interação
.
Passo 5
Em física molecular, muitas moléculas (água, por ex.) têm dipolo permanente
. Em eletrônica e nanoestruturas, dipolos induzidos determinam polarização e comportamento eletrostático. Em resumo,
é chave sempre que cargas forem separadas espacialmente e houver necessidade de descrever seu efeito em campos distantes ou em resposta a campos externos.
Resposta
O momento de dipolo elétrico
é um vetor que mede a separação de cargas opostas num sistema elétrico. Para duas cargas
separadas por
, tem-se
e, de forma geral, para uma densidade de carga
,
Ele surge no contexto da expansão multipolar do potencial eletrostático em pontos distantes e na descrição da polarização de moléculas e dielétricos em presença de campos externos.