Seja o campo elétrico no interior (vácuo) de um capacitor de placas planas e paralelas. Ao introduzirmos um dielétrico entre as placas desse capacitor, o campo elétrico resultante no interior do dielétrico é menor que . Justifique esta 4200 V
Fig. 20
afirmação com base na polarização molecular do dielétrico.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão fala sobre um capacitor de placas planas no vácuo, onde o campo elétrico é . Quando colocamos um material dielétrico entre as placas, o campo elétrico dentro desse dielétrico diminui. Nosso objetivo aqui é entender por que isso acontece, usando o conceito de polarização molecular do dielétrico. Para resolver isso, vamos precisar entender o que é polarização, como ela afeta o campo elétrico e usar algumas fórmulas básicas de eletrostática.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre o que é polarização molecular. Em um material dielétrico, as moléculas têm dipolos elétricos, mesmo que não tenham carga líquida. Quando um campo elétrico externo, como o do capacitor, é aplicado, esses dipolos tendem a se alinhar na direção oposta ao campo. Isso cria um campo elétrico interno no dielétrico que se opõe ao campo externo.

Passo 3

Esse alinhamento dos dipolos reduz o campo elétrico total dentro do dielétrico. Para entender isso melhor, podemos usar a relação entre o campo elétrico no vácuo ( ), o campo devido à polarização ( çã) e o campo elétrico resultante no dielétrico ( ):
çã
Aqui, çã é o campo criado pela polarização das moléculas, que atua na direção oposta ao campo externo.

Passo 4

Agora, vamos pensar no fator de redução do campo elétrico. A constante dielétrica ( ) do material relaciona os campos elétricos:
Como é sempre maior que 1 para materiais dielétricos, isso mostra que é menor que :

Passo 5

Então, resumindo tudo: quando introduzimos um dielétrico entre as placas do capacitor, as moléculas do dielétrico se polarizam e criam um campo elétrico interno que se opõe ao campo externo . Esse campo de polarização reduz o campo elétrico total dentro do dielétrico, fazendo com que .

Resposta

Portanto, ao introduzir um dielétrico entre as placas do capacitor, a polarização molecular do material gera um campo elétrico interno que se opõe ao campo externo, resultando em um campo elétrico no interior do dielétrico menor que .

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