Questão 9: Tendo como base a seção 4.4 do Vol. 3 do livro Física Básica de Moysés Nussenzveig que trata sobre dipolos elétricos:
Calcule as forças e torques sobre dipolos em campos elétricos.
Passo 1
O enunciado pede as expressões gerais para a força e o torque que um dipolo elétrico rígido, de momento dipolar , sofre quando submetido a um campo elétrico . Vamos usar como modelo duas cargas e separadas pelo vetor , de modo que .
Passo 2
Para achar o torque, considere que as cargas estão em posições e . As forças sobre elas são
O torque total em relação a um ponto de referência é
e, no limite de dipolo pequeno, resulta em
Passo 3
Para a força, o resultado exato é
Se a separação for pequena, expandimos em série de Taylor.