Um objeto dielétrico experimenta uma força total quando é submetido a um campo elétrico não uniforme. Por que não há força quando o campo elétrico é uniforme?
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão fala sobre um objeto dielétrico que sente uma força total quando submetido a um campo elétrico não uniforme e pergunta por que não há força quando o campo elétrico é uniforme. O conteúdo envolve conceitos de eletrostática, especialmente sobre campos elétricos e forças em materiais dielétricos. Para resolver, vamos precisar entender como os campos elétricos interagem com materiais dielétricos e como a uniformidade do campo afeta essa interação.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é um material dielétrico. Um dielétrico é um material isolante que, quando colocado em um campo elétrico, faz com que as cargas elétricas dentro dele se reorganizem ligeiramente, mas sem conduzir corrente elétrica. Isso cria uma polarização no material.
Passo 3
Agora, vamos falar sobre o campo elétrico uniforme. Um campo elétrico é considerado uniforme quando sua intensidade e direção são constantes em todos os pontos do espaço onde ele está atuando. Nesse caso, as forças que atuam nas cargas positivas e negativas internas do dielétrico se equilibram.
Passo 4
Quando o campo elétrico é não uniforme, ou seja, quando sua intensidade ou direção varia de ponto para ponto, essa igualdade de forças não ocorre. As diferenças na intensidade do campo em diferentes regiões do dielétrico resultam em um desequilíbrio das forças internas, fazendo com que o objeto dielétrico sinta uma força líquida.
Passo 5
Matematicamente, a força
sobre um dielétrico é relacionada ao gradiente do campo elétrico
e à polarização
do material:
Em um campo uniforme, o gradiente
é zero, o que faz com que a força
também seja zero.
Resposta
Portanto, não há força sobre um objeto dielétrico quando o campo elétrico é uniforme porque as forças internas causadas pela polarização se equilibram, resultando em nenhuma força líquida atuando sobre o material.
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