Dipol electric. Fizica, clasa 10. electrodinamică

Când studiază fizica în clasa a 10-a, se discută tema dipolilor. Ce înseamnă acest concept și ce formule sunt folosite pentru calcularea lui?

introducere

Dacă plasăm un dipol în spațiul unui câmp electric omogen, îl putem imagina ca linii de forță. Un dipol este un sistem în care există două încărcări care sunt identice în parametri, dar ele sunt diferite de sarcini punctuale. Iar distanța dintre ele va fi mult mai mică decât distanța până la orice punct al câmpului dipol. Conceptul de moment dipol este studiat de cursul de școală al electrodinamicii (clasa 10).

Axa dipol este o linie dreaptă care trece prin punctele ambelor sarcini. Brațul dipol este un vector care conectează încărcarea și în acest caz este direcționat de la particulele încărcate negativ la particulele încărcate pozitiv. Dipolul electric se caracterizează prin prezența unei astfel de stări ca momentele dipolului sau electrice.

Prin definiție, momentul dipolului este un vector care este numeric egal cu produsul încărcăturii dipolului pe brațul său. Și este coordonată cu umărul unui dipol. Dacă suma forțelor este zero, vom calcula valoarea momentului. Pentru unghiul care există între momentul dipolului și direcția câmpului electric, prezența unui moment mecanic este inerentă.

Deseori, oamenii consideră dificilă calcularea modulului care acționează asupra structurii dipolului. Aici este necesar să se ia în considerare particularitățile de calcul al unghiului "Alpha". Se știe că dipolul se abate de la o poziție echilibrată. Dar momentul dipolului în sine este diferit în caracterul său de întoarcere, deoarece este înclinat să se miște.

așezări

Când acest moment dipol este plasat în mediul unui câmp electric neomogen, efectul forței inevitabil apare. Într-un astfel de mediu, suma forțelor nu va fi zero. În consecință, există forțe care acționează pe un moment dipol cu ​​un caracter punct. Dimensiunea brațului dipol este mult mai mică.

Formula poate fi scrisă după cum urmează: F = q (E2 - E1) = qdE, unde d este diferența de câmp electric.

Căutați caracteristicile conceptului fizic studiat

Luați în considerare acest subiect. Pentru a determina ce este caracteristică a câmpului electric, dacă este creat cu ajutorul unui sistem de taxe și este localizat într-un spațiu mic, este necesar să se efectueze o serie de calcule. Exemplul este reprezentat de atomi și molecule, care în compoziția lor au nuclee și electroni încărcați electric.

Dacă este necesar să căutăm un câmp la o distanță mai mare decât dimensiunile care alcătuiesc regiunea aranjamentului de particule, folosim o serie de formule exacte care sunt foarte complexe. Este posibil să utilizați expresii aproximative mai simple. Să presupunem că în crearea unui câmp electric, punctele de sarcină q_k. Ele sunt situate într-un spațiu mic.

Pentru a efectua calculele caracteristicilor pe care le are un câmp, este posibil să combinați toate încărcările sistemului. Un astfel de sistem este considerat ca o sarcină punct Q. Valorile cantităților vor fi suma taxelor care erau în sistemul original.

Locația tarifelor

Imaginați-vă că locația încărcării este indicată în orice loc unde sistemul de taxe q_k. În cazul în care schimbarea locației, dacă are limite, exprimate zonă mică, un astfel de impact ar fi nesemnificativ, cu greu vizibilă în câmpul de la punctul considerat. În limitele de aproximare a tensiunii și a potențialului, care se află în câmpul electric, definițiile se fac folosind formule tradiționale.

Cu suma zero a sarcinii totale a sistemului, parametrii apropierii nominale vor arăta dur. Acest lucru oferă motive pentru a concluziona că câmpul electric este pur și simplu absent. Dacă este necesar să se obțină o aproximare mai precisă, se asamblează mental grupuri separate de încărcări pozitive și negative ale sistemului considerat.

În cazul excentrică „centru“ în raport cu alți parametri ai câmp într-un astfel de sistem poate fi descris ca un câmp, care are două sarcini punctiforme de mărime egală și opusă în semn. Este de remarcat faptul că ele sunt părtinitoare față de ceilalți. Pentru a oferi o caracterizare mai precisă a taxelor în parametrii apropierea sistemului trebuie să studieze proprietățile câmpului electric de dipol.

Introducerea termenului

Să ne întoarcem la definiție. Un dipol electric este o definiție a unui sistem care are două sarcini punctuale. Ei au aceeași valoare și semne opuse. Și aceste semne sunt situate la distanțe scurte cu privire la alte semne.

Puteți calcula caracteristica procesului, care este creat prin intermediul unui dipol, și este reprezentat de două sarcini punct: + q și minus-q, și sunt situate la o distanță relativă față de celelalte.

Secvența calculelor

În primul rând, să calculăm potențialul și puterea dipolului pe suprafața sa axială. Aceasta este o linie dreaptă care rulează între două taxe. Cu condiția locație punctul A la o distanță r care este egal cu aproximativ o parte centrală a unui dipol, și dacă r> o, în conformitate cu principiul superpoziției potențialului de câmp la un anumit punct se va utiliza în mod eficient expresia de calcul a parametrilor de dipol electric.

Mărimea vectorului de tensiune se calculează prin principiul suprapunerii.
Pentru a calcula intensitatea câmpului, se utilizează conceptul raportului dintre potențial și intensitatea câmpului:

E_x = minus-Delta-phi- / Delta-x.

În aceste condiții, direcția vectorului de tensiune este indicată prin longitudinal în raport cu axa dipol. Pentru a calcula modulul, se aplică formula standard.

Clarificări importante

Trebuie avut în vedere că slăbirea câmpului dipolului electric are loc mai repede decât cea a unei încărcări punctuale. Descending potențial câmp dipol are loc invers proporțională cu distanța pătrat în raport cu direcția și intensității câmpului electromagnetic - invers proporțional cu distanța față de direcția cubului.

Folosind o metode similare, dar mai greoaie sunt potențiali parametri și intensitatea câmpului dipolului la punctele opționale, parametrii de atitudine sunt determinate prin utilizarea unei metode de calcul al coordonatelor modului polare: distanta din centrul dipolului electric (r) și unghiul (theta).

Calcule folosind vectorul de tensiune

Conceptul unui vector de tensiune E este împărțit în două puncte:

• Radiala (E_r ), care este îndreptată în direcția longitudinală față de linia dreaptă.
• O astfel de linie dreaptă conectează punctul indicat și centrul dipolului cu perpendicularul E_theta.

Această descompunere a fiecărei componente este îndreptată de-a lungul cursului schimbării, care are loc cu toate coordonatele punctului de observare. Se poate găsi din relația care conectează forțele câmpului cu modificările potențiale.

Găsind componenta vectorului la intensitatea câmpului, este important să se stabilească caracterul raportului în schimbările potențiale care apar datorită deplasării punctului de observare de-a lungul direcției vectorilor.

Calculăm componenta perpendiculară

Atunci când se efectuează această procedură, este important să se ia în considerare faptul că expresia pentru o perpendiculare de deplasare mică va fi determinată prin schimbarea unghiului: Delta-l = rDelta-theta-.
Parametrii magnitudinii acestei componente de câmp vor fi egali.

După obținerea relației, este posibil să se determine câmpul unui dipol electric într-un punct arbitrar pentru a construi o imagine cu linii de forță a acestui câmp.

Este important să se țină seama de faptul că toate formulele pentru determinarea potențialului și intensității câmpului unui dipol operează numai de produsul cantităților pe care le are o încărcătură dipolă și de distanța dintre ele.

Momentul dipolului

Denumirea lucrării descrise este o caracteristică completă a tipului de proprietăți electrice. Are numele "moment dipol al sistemului".

Prin definiție, un dipol, care este un sistem de sarcini punctiforme, este posibil să se afle că caracterizată prin prezența de simetrie axială pentru ea atunci când axa - o linie dreaptă care trece prin mai multe taxe.

Pentru a specifica caracteristica dipolului complet, indicați direcția de orientare pe care o are axa. Pentru simplitatea calculelor este posibil să se stabilească vectorul momentului dipolului. Mărimea sa este egală cu magnitudinea momentului dipolului, iar vectorul de direcție diferă prin aceea că coincide cu axa dipolului. Deci, p = qa, dacă a este direcția vectorului, care conectează încărcăturile negative și pozitive ale dipolului.

Utilizarea unei astfel de caracteristici dipol este convenabilă și face posibilă, în majoritatea cazurilor, simplificarea formulei și acordarea ei a formei unui vector. Descrierea potențialului câmpului dipol într-un punct de direcție arbitrară este scrisă sub forma unui vector.

Introducerea unor astfel de concepte ca vectorul caracteristic unui dipol și a momentului său dipol poate fi realizat folosind un model simplificat minus-point charge într-un câmp omogen, în compoziția căruia există un sistem de încărcări, dimensiunile geometrice ale cărora nu trebuie luate în considerare, dar este important să cunoaștem momentul dipolului. Aceasta este o condiție necesară pentru efectuarea calculelor.

Cum se comportă dipolul

Comportamentul unui dipol poate fi luat în considerare prin exemplul unei astfel de situații. Poziția încărcărilor cu două puncte are un caracter fix al distanței relativ una față de cealaltă. Acestea au fost plasate în condițiile unui dipol al unui câmp electric omogen. Au fost făcute observații cu privire la acest proces. La lecțiile de fizică (electrodinamică), acest concept este luat în considerare în detaliu. De la câmp până la încărcătură, acțiunea forțelor se efectuează:

F = ± qE

Ele sunt egale în mărime și opuse în direcție. Exponentul forței totale care acționează asupra dipolului este zero. Deoarece o astfel de forță are un efect asupra diferitelor puncte, indicele momentului total va fi:

M = Fa sin a = qEa sin a = pE sin a

la alfa-, care este unghiul care leagă vectorii rezistenței câmpului și vectorii momentului dipolului. Datorită prezenței unui moment de forță, momentul dipolului sistemului tinde să revină la direcțiile vectorului de intensitate a câmpului electric.

Un dipol electric este un concept care este important pentru a înțelege în mod clar. Puteți citi mai multe despre el pe Internet. De asemenea, poate fi studiat la lecții de fizică în școală în clasa a 10-a, așa cum am discutat mai sus.