O que se pode dizer, se e o momento de um dipolo submetido a um campo elétrico uniforme gira para uma orientação mais próxima da orientação do campo:
b) o trabalho realizado pelo campo é positivo e a energia potencial diminui.
b) o trabalho realizado pelo campo é positivo e a energia potencial diminui.
Passo 1
Vamos resumir o que o exercício está pedindo. Temos um dipolo elétrico submetido a um campo elétrico uniforme, e ele está girando para se alinhar mais com o campo. O conteúdo envolvido aqui é o momento de dipolo elétrico em um campo elétrico. Para resolver, vamos precisar entender como o torque atua sobre o dipolo e como isso afeta o trabalho realizado pelo campo e a energia potencial do sistema.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é um dipolo elétrico. Um dipolo é composto por duas cargas iguais e opostas separadas por uma distância. Quando colocado em um campo elétrico uniforme, ele experimenta um torque que tende a alinhar o dipolo com o campo.
Passo 3
O torque (
) sobre um dipolo elétrico é dado pela fórmula:
onde
é o momento dipolar e
é o campo elétrico. Esse torque faz com que o dipolo gire para alinhar-se com o campo.
Passo 4
À medida que o dipolo gira e se alinha com o campo elétrico, ele está passando de uma posição de maior energia potencial para uma posição de menor energia potencial. A energia potencial (
) de um dipolo no campo elétrico é dada por:
onde
é o ângulo entre
e
. Quando
diminui,
também diminui.
Passo 5
O trabalho realizado pelo campo elétrico pode ser relacionado à mudança na energia potencial. Como a energia potencial está diminuindo, isso significa que o campo está realizando trabalho positivo sobre o dipolo para alinhá-lo com o campo.
Passo 6
Portanto, ao girar o dipolo para uma orientação mais próxima da orientação do campo elétrico, o trabalho realizado pelo campo é positivo e a energia potencial do sistema está diminuindo.
Resposta
b) o trabalho realizado pelo campo é positivo e a energia potencial diminui.