Enunciado

Duas moléculas têm momentos de dipolo de igual magnitude. Os momentos de dipolo estão orientados em várias configurações, como mostra a figura 21-35. Determine a direção e o sentido do campo elétrico em cada uma das configurações enumeradas. Explique suas respostas.

Passo 1

Lembre-se que um dipolo aponta da carga negativa para a carga positiva.

  1. Veja o esquema a seguir:
  2. Note que em pontos na mediatriz do dipolo, o campo será vertical.

  • Em 1, como os dois dipolos apontam para cima, vemos que o campo resultante será para baixo.
  • Em 2, as cargas positivas gerarão um campo de afastamento, e as negativas de aproximação. Mas como as positivas estão mais próximas do ponto 2, segue que o campo será de afastamento, ou seja, apontará para cima.
  • Em 3, as cargas positivas gerarão um campo de afastamento, e as negativas de aproximação. Mas como as negativas estão mais próximas do ponto 3, segue que o campo será de aproximação, ou seja, para cima.
  • Passo 2

  • Temos
  • No ponto 1, o dipolo mais à esquerda fará um campo para baixo (ver a figura acima) e o dipolo mais à direita fará um campo para cima. Como este dipolo está mais próximo de 1, vemos que o campo é para cima.
  • No ponto 2, a carga positiva da esquerda e a carga negativa da direita irão criar um campo elétrico para a direita; já a carga negativa da esquerda e a carga positiva da direita irão criar um campo elétrico para a esquerda. Mas com o campo das cargas superiores é maior, segue que o campo é direcionado para a direita.
  • No ponto 3, usamos o mesmo raciocínio para 2; veja que agora as coisas se invertem. Assim, o campo é direcionado para a esquerda.
  • Passo 3

  • Note que a carga positiva do dipolo inferior praticamente anula a carga negativa do dipolo superior. Assim, lidamos apenas com a carga negativa do dipolo inferior e a carga positiva do dipolo superior.
  • No ponto 1, a carga positiva superior e a negativa inferior farão um campo direcionado para a direita.
  • No ponto 2, a carga positiva faz um campo para cima e a carga negativa para baixo. Como a carga positiva está mais perto do ponto 2 do que a carga negativa, segue que o campo é para cima.
  • No ponto 3, a carga negativa faz um campo para cima e a carga negativa para baixo. Como a carga negativa está mais perto do ponto 3 do que a carga positiva, segue que o campo é para cima.
  • Passo 4

  • Temos
  • No ponto 1, cada par de carga (localizadas na mesma vertical) faz um campo para baixo no ponto 1. Assim, o campo no ponto 1 é para baixo.
  • No ponto 2, as cargas positivas fazem um campo para cima e as negativas um campo para baixo. Como as cargas positivas estão mais perto do ponto 2 do que as cargas negativas, segue que o campo é para cima.
  • No ponto 3, as cargas negativas fazem um campo para cima e as positivas um campo para cima. Como as cargas negativas estão mais perto do ponto 2 do que as cargas positivas, segue que o campo é para cima.

Resposta

  1. Baixo, cima, cima
  2. Cima, direita, esquerda
  3. Baixo, cima, cima
  4. Baixo, cima, cima
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