Enunciado
Física - Alaor Chaves- Ed: 1º - Capítulo 16.Exercícios e Problemas - Ex. 18
A molécula de água possui um dipolo elétrico . Considere a molécula submetida a um campo elétrico uniforme de intensidade . Calcule: (a) o torque sobre a molécula orientada perpendicular a ; (b) a diferença de energia entre as orientações antiparalela a e paralela a do dipolo elétrico; (c) a força exercida sobre a molécula.
Passo 1
Um dipolo elétrico sob ação de um campo elétrico uniforme sente um torque dado por
No item (a) ele diz que está orientado perpendicularmente a , de modo que
Assim,
Portanto,
Passo 2
No item (b) queremos a diferença de energia potencial do dipolo nos casos em é antiparalelo e paralelo a . Sabemos que
Para antiparalelo, temos
Já para paralelo:
Com isso, a diferença será
Assim,
Passo 3
Por fim, queremos a força que age sobre o dipolo devido ao campo externo. Considere a seguinte situação:
Note que e se cancelam, de modo que
Isso acontece sempre que o dipolo estiver em um campo elétrico uniforme. Para que apareça uma força resultante sobre ele, é necessário que haja um gradiente do campo elétrico!