Um dipolo elétrico formado por cargas de
e
separadas por uma distância de
é submetido a um campo elétrico de
. Calcule o módulo do torque exercido pelo campo elétrico sobre o dipolo se o momento do dipolo estiver perpendicular ao campo elétrico.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre um dipolo elétrico com cargas de
e
separadas por uma distância de
. Esse dipolo está em um campo elétrico de
. O objetivo é calcular o torque que o campo exerce sobre o dipolo quando o momento do dipolo está perpendicular ao campo elétrico. Para resolver isso, vamos precisar entender o que é momento de dipolo e como calcular torque em campos elétricos.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular o momento de dipolo elétrico. O momento de dipolo (
) é dado pela fórmula:
Onde:
-
é a carga, -
é o vetor distância entre as cargas.
No nosso caso, a carga
, onde
. A distância
.
Passo 3
Vamos calcular
:
Passo 4
Agora, calculamos o momento de dipolo (
):
Passo 5
Com o momento de dipolo calculado, vamos agora calcular o torque (
) exercido pelo campo elétrico. A fórmula para o torque em um dipolo elétrico é:
Onde:
-
é o momento de dipolo, -
é a intensidade do campo elétrico, -
é o ângulo entre o momento de dipolo e o campo elétrico.
Como o momento de dipolo está perpendicular ao campo elétrico,
e
.
Passo 6
Substituindo os valores na fórmula do torque:
Resposta
O módulo do torque exercido pelo campo elétrico sobre o dipolo é aproximadamente
.