-45 Um elétron está no eixo de um dipolo elétrico, a 25 nm de distância do centro do dipolo. Qual é o módulo da força eletrostática a que está submetido o elétron se o momento do dipolo é
? Suponha que a distância entre as cargas do dipolo é muito menor que 25 nm .
Passo 1
Beleza, a questão pede para calcular a força eletrostática que atua sobre um elétron que está no eixo de um dipolo elétrico, a 25 nm do centro do dipolo. Vamos usar conceitos de campo elétrico de um dipolo e a relação entre força e campo elétrico para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, precisamos lembrar como é calculado o campo elétrico no eixo de um dipolo. A fórmula é:
Onde:
-
é o campo elétrico, -
é a permissividade do vácuo ( ), -
é o momento do dipolo, -
é a distância do centro do dipolo.
Passo 3
Vamos substituir os valores que temos na fórmula:
Então,
Passo 4
Vamos calcular passo a passo:
- Calculando o denominador:
- Calculando o numerador:
- Agora, substituindo na fórmula:
Passo 5
Agora que temos o campo elétrico, vamos calcular a força sobre o elétron usando
, onde
é a carga do elétron (
):
Resposta
O módulo da força eletrostática a que está submetido o elétron é aproximadamente
.