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.
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
, 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 (
) 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.