CURSOS: ENGENHARIAS DISCIPLINA: TÓPICOS DE ELETROMAGNETISMO CAPÍTULO 1: DIPOLO ELÉTRICO 2020-2 1 UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA - UNISUL
2 1.6. DIPOLO ELÉTRICO Um dipolo elétrico é formado por um par de cargas puntiformes de mesmo valor, porém de sinais contrários, separadas por uma distância d . A água é um exemplo de dipolo elétrico muito importante, pois a disposição dos átomos de hidrogênio (H) e oxigênio (O) fazem com que a água seja considerada um solvente de forte potencial dissociativo.
3 1.6.1. Força e Torque sobre um Dipolo Elétrico Analisando a Figura a seguir, pode-se definir que a Força resultante sobre um dipolo elétrico em um campo elétrico uniforme é igual a zero (0,0). Entretanto, como as forças não atuam sobre a mesma linha reta, o torque resultante é diferente de zero.
4 Usando a Regra da Mão Direita , podemos definir que o torque está direcionado no sentido horário. O módulo do toque resultante da ação do Campo Elétrico pode ser calculado pela equação: (1.31) Define-se Momento de Dipolo como o produto da carga q pela distância d , ou seja: (1.32) O momento de dipolo sempre aponta da carga negativa para a carga positiva! Logo, substituindo a equação (1.32) em (1.31), chega-se à: (1.33)
5 O trabalho realizado durante a mudança de direção do dipolo elétrico pode ser definido como: (1.34) Integrando a equação (1.34), chega-se a: (1.35) Também pode ser definido como a variação da energia potencial com o sinal contrário: (1.36) Então, (1.37)
6 1.6.2. Campo Elétrico de um Dipolo Elétrico Passando a analisar um dipolo elétrico como uma fonte geradora de Campo Elétrico, pode-se deduzir uma expressão para representar este fenômeno como: (1.38) Onde y é a distância entre a carga e o ponto onde o Campo Elétrico formado pelo dipolo elétrico está atuando ( y >> d ).
7 EXEMPLO 1.9: A Figura a seguir indica um dipolo elétrico no interior de um Campo Elétrico uniforme com módulo igual a 5,0x10 5 N/C orientado paralelamente ao plano da Figura. As cargas são e e estão ambas orientadas sobre o plano da Figura e distantes entre si de 0,125 nm . Determine: A força exercida pelo Campo Elétrico sobre o Dipolo Elétrico; O módulo, a direção e o sentido do momento de dipolo; O módulo, a direção e o sentido do torque; O trabalho realizado para que as cargas fiquem paralelas ao Campo Elétrico; A energia potencial do sistema na posição indicada.