O campo eletrostático
é um tipo especial de função vetorial que pode ser escrita em termos do gradiente de uma função escalar, a saber, o potencial eletrostático V. Campos vetoriais que apresentam esta característica são chamados de campos vetoriais conservativos. Neste contexto, qual é a única alternativa abaixo que pode representar um campo eletrostático?
Passo 1
Vamos lá! Você me enviou uma questão sobre campos eletrostáticos e quer entender qual das alternativas pode representar um campo eletrostático. O assunto aqui é Campos Vetoriais Conservativos, que estão ligados ao Potencial Eletrostático (V). Para resolver, vamos precisar entender o que faz um campo ser conservativo e como isso se relaciona com o potencial eletrostático.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre o que é um campo vetorial conservativo. Um campo vetorial é considerado conservativo se ele pode ser escrito como o gradiente de uma função escalar. Em termos matemáticos, isso significa que existe uma função
tal que:
Aqui,
é o campo eletrostático e
é o potencial eletrostático. O gradiente
nos diz como o potencial muda no espaço.
Passo 3
Agora, uma propriedade chave dos campos conservativos é que o rotacional do campo é nulo. Ou seja:
Para um campo eletrostático, isso significa que não há rotacão ou circulação no campo, o que está de acordo com a ideia de que ele pode ser derivado de um potencial escalar.
Passo 4
Com base nessas características, para identificar qual alternativa representa um campo eletrostático, devemos procurar aquela que:
- Pode ser escrita como o gradiente de uma função escalar
. - Possui rotacional igual a zero (
).
Então, entre as alternativas apresentadas, a correta será a que satisfaz essas duas condições.
Resposta
A única alternativa que representa um campo eletrostático é aquela que pode ser expressa como o gradiente de uma função escalar (ou seja,
) e que tem rotacional igual a zero (
).