Fisica3 (Eletromagnetismo)

PARTE 3
POTE NCIAL ELÉTRICO
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Os dipolos que ocorrem naturalmente, como os que estão presentes em muitas
moléculas, têm dimensões reduzidas. Assim, normalmente estamos interessados apenas
em pontos relativamente distantes do dipolo, tais que r P d, onde d é a distância
entre as cargas. Nessas condições, podemos escrever, de acordo com a Fig. 24-1 Ob,
p
r (-) - r( + ) = d cos 8 e r c- /(+) = r 2 .
Substituindo esses valores na Eq. 24-29, obtemos para V o valor aproximado
V= _q_ dcos e
41re 0 ,2
em que o ângulo e é medido em relação ao eixo do dipolo, como na Fig. 24- lüa. O
potencial V também pode ser escrito na forma
V = _1_
_ p_c_o_s_e_
41re 0 r 2 (dipolo elétrico) , (24-30)
em que p ( = qd) é o módulo do momento dipolar elétrico p definido na Seção 22-5.
O vetor p tem a direção do eixo do dipolo e aponta da carga negativa para a carga
positiva. (Isso significa que o ângulo() é medido em relação a p.) Usamos esse vetor
para indicar a orientação do dipolo elétrico.
-r
d o
l_
- q
(a)
z
/
/
/
/
/
/
" TESTE 5
Três pontos são escolhidos a distâncias iguais do centro do dipolo da Fig. 24-1 O (muito
maiores que a distância entre as cargas). O ponto a está no eixo do dipolo, acima da carga
positiva; o ponto b está no eixo do dipolo, abaixo da carga negativa; o ponto e está na mediatriz
do segmento de reta que liga as duas cargas. Coloque os pontos na ordem do potencial
elétrico produzido no ponto pelo dipolo, começando pelo maior (mais positivo).
Momento Dipolar Induzido
Muitas moléculas, como a da água, possuem um momento dipolar elétrico permanente.
Em outras moléculas (conhecidas como moléculas apoiares) e em todos
os átomos isolados, os centros das cargas positivas e negativas coincidem (Fig.
24-1 la) e, portanto, o momento dipolar é zero. Quando um átomo ou molécula apoiar
+
O campo
elétrico desloca
as cargas
positivas e
(a) negativas,
criando um
dipolo.
- E
-,
d
_j
- q
(b)
Figura 24-1 O (a) O ponto P está a
uma distância r do ponto central O de
um dipolo. A reta OP faz um ângulo e
com o eixo do dipolo. (b) Se o ponto P
está a uma grande distância do dipolo,
as retas de comprimentos rc+J e rc- J
são aproximadamente paralelas à reta
de comprimento r e a reta tracejada é
aproximadamente perpendicular à reta
de comprimento r<-J·
( b)
Figura 24-11 (a) Representação esquemática de um átomo isolado, mostrando o núcleo
positivamente carregado (verde) e os elétrons negativamente catTegados (sombreado
dourado). Os centros das cargas positivas e negativas coincidem. (b) Quando o átomo
é submetido a um campo elétrico externo Ê , os orbitais eletrônicos são distorcidos e
os centros das cargas positivas e negativas deixam de coincidir, o que dá origem a um
momento dipolar induzido p. A distorção foi muito exagerada na figura.