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:
a) o trabalho realizado pelo campo é positivo e a energia potencial aumenta.
b) o trabalho realizado pelo campo é positivo e a energia potencial diminui.
c) o trabalho realizado pelo campo é negativo e a energia potencial aumenta.
d) o trabalho realizado pelo campo é negativo e a energia potencial diminui.
e) o campo não realiza trabalho.

Passo 1

Então, temos um exercício que fala sobre um dipolo elétrico colocado em um campo elétrico uniforme. A gente vai precisar entender o que é um dipolo, como ele interage com o campo elétrico e como o trabalho e a energia potencial estão relacionados nesse contexto. Basicamente, vamos descobrir o que acontece quando o dipolo gira para se alinhar mais com o campo elétrico.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é um dipolo elétrico. Um dipolo é composto por duas cargas elétricas de sinais opostos separadas por uma certa distância. O momento de dipolo, representado por , é uma medida da força e da direção desse dipolo.

Passo 3

Quando colocamos um dipolo em um campo elétrico uniforme tau = p times E , ele sente uma força que tende a alinhá-lo com o campo. Se o dipolo não estiver alinhado inicialmente, ele vai sofrer um torque ( ) que faz com que ele gire para alinhar seu momento de dipolo com o campo elétrico. A fórmula do torque é:
Isso significa que o torque depende do ângulo entre e .

Passo 4

Agora, vamos falar sobre trabalho e energia potencial. O trabalho realizado pelo campo elétrico quando o dipolo gira é relacionado à mudança na energia potencial do dipolo. A energia potencial elétrica ( U = -p cdot E = -pE cos(theta) ) de um dipolo no campo é dada por:
onde é o ângulo entre e .

Passo 5

Se o dipolo gira para alinhar-se com o campo, o ângulo diminui, se aproximando de 0 graus. Nesse processo, aumenta, fazendo com que a energia potencial diminua, já que há um sinal negativo na frente.

Passo 6

Quanto ao trabalho realizado pelo campo elétrico, quando a energia potencial diminui, isso significa que o trabalho realizado pelo campo é positivo. Isso porque o campo está fornecendo energia para mover o dipolo na direção que reduz a energia potencial.

Resposta

A alternativa correta é a letra b): o trabalho realizado pelo campo é positivo e a energia potencial diminui.

Exercícios relacionados

Uma esfera isolante de raio R tem uma densidade de carga não-uniforme rho(r)=A r^2, para r <= R, onde r é medida a partir do centro da esfera. Mostre que o campo elétrico dentro da esfera é
E=A r^35 epsilon0 r
Indique a afirmação correta em ralação às linhas de campo elétrico
a) As linhas de campo elétrico podem se cruzar
b) A concentração das linhas de campo elétrico é maior nas regiões em que o campo é mais intenso;
c) As linhas de campo apontam para longe das cargas negativas.
d) Uma carga pontual liberada a partir do repouso se move ao longo de uma linha de campo
e) Nenhuma das afirmações anteriores está correta
(O fluxo elétrico phiE através de uma superfície
a) é a quantidade de campo elétrico que atravessa a superfície.
b) é o campo elétrico multiplicado pela área.
c) não depende da área.
d) é a integral de linha do campo elétrico ao longo da borda da superfície.
e) é a quantidade de campo elétrico que tangencia a superfície.
Se um capacitor de 2 mu Fe um capacitor de 1 mu F são ligados em paralelo e carregados por uma bateria,
a) a carga do capacitor de 2 mu F é duas vezes maior que a carga do capacitor de 1 mu F.
b) a carga do capacitor de 1 mu F é duas vezes maior que a carga do capacitor de 2 mu F.
c) a diferença de potencial entre as placas do capacitor de 2 mu F é duas vezes maior que a diferença de potencial entre as placas do capacitor de 1 mu F.
d) a diferença de potencial entre as placas do capacitor de 1 mu F é duas vezes maior que a diferença de potencial entre as placas do capacitor de 2 mu F
e) Nenhuma das respostas anteriores.