Električni dipol. Fizika, razred 10. Elektrodinamika

Pri študiju fizike v 10. razredu se razpravlja o temi dipolov. Kaj pomeni ta koncept in kakšne formule se uporabljajo za izračun tega?

Uvod

Če dipol postavimo v prostor homogenega električnega polja, ga lahko predstavimo kot smeri sile. Dipol je sistem, v katerem obstajata dva polnila, ki sta v parametrih enaka, vendar pa sta za razliko od točkovnih stroškov. In razdalja med njimi bo veliko manjša od razdalje do katere koli točke dipola polja. Koncept dipolnega momenta proučuje šolski tečaj elektrodinamike (razred 10).

Dipolna os je ravna črta, ki poteka skozi točke obeh polnitev. Dipolna roka je vektor, ki povezuje naboj in je v tem primeru usmerjen iz negativno nabitih delcev na pozitivno polnjene delce. Za električni dipol je značilen prisotnost takega stanja kot dipolni ali električni momenti.

Po definiciji je dipolni moment vektor, ki je številčno enak produktu dipolnega naboja na njegovi roki. In je usklajen z ramo dipola. Če je vsota sil enaka nič, izračunamo vrednost trenutka. Za kot, ki obstaja med dipolnim momentom in smerjo električnega polja, je prisotnost mehanskega momenta neločljiva.

Pogosto se zdi težko izračunati modul, ki deluje na strukturo dipola. Tu je treba upoštevati posebnosti izračuna kota "Alpha". Znano je, da dipol odstopa od uravnoteženega položaja. Toda dipolni trenutek je v svojem vrnjenem znaku drugačen, saj je nagnjen k premikanju.

Izračuni

Ko je ta dipolni moment nameščen v medij nehomogenega električnega polja, se neizogibno pojavlja učinek sile. V takšnem okolju vsota sil ne bo nič. Posledično obstajajo sile, ki delujejo na dipolni moment s točkovnim znakom. Velikost dipolske roke je precej manjša.

Formulo lahko zapišemo na naslednji način: F = q (E2 - E1) = qdE, kjer je d električno polje.

Poiščite značilnosti fizičnega koncepta, ki ga proučujemo

Razmislite še o temi. Da bi ugotovili, kaj je značilno za električno polje, če je ustvarjen s pomočjo sistema stroškov in lokaliziran v majhnem prostoru, je treba izvesti vrsto izračunih. Primer predstavljajo atomi in molekule, ki imajo v svoji sestavi električno napolnjene jedra in elektroni.

Če je potrebno iskati polje na razdalji, ki je večja od dimenzij, ki sestavljajo območje razporeditve delcev, uporabimo številne natančne formule, ki so zelo zapletene. Uporabite preprostejše približne izraze. Predpostavimo, da pri ustvarjanju električnega polja tvorijo točke nabore q_k. Nahajajo se v majhnem prostoru.

Za izvedbo izračunov karakteristike, ki jo ima polje, je mogoče združiti vse stroške sistema. Takšen sistem se šteje za točkovno točko Q. Vrednosti količin bodo vsota stroškov, ki so bile v prvotnem sistemu.

Lokacija pristojbin

Predstavljajte si, da je lokacija napolnjenosti označena kjerkoli, kjer je sistem stroškov q_k. Če spreminjate lokacijo, če ima meje, ki jih izraža majhno območje, bo tak učinek nepomemben, skoraj ne opazen za polje na točki opazovanja. V takšnih mejah približevanja napetosti in potenciala, ki je v električnem polju, se definicije izvajajo s tradicionalnimi formulami.

Z ničelno vsoto celotnega polnjenja sistema bodo parametri nominalnega aproksimiranja videti grobe. Na podlagi tega lahko sklepamo, da električno polje preprosto ni. Če je treba doseči natančnejše približevanje, mentalno sestavlja ločene skupine pozitivnih in negativnih dajatev v obravnavanem sistemu.

V primeru premikanja njihovih "centrov" glede na druge, se lahko parametri polja v takem sistemu opisujejo kot polje, ki ima dve točki točko enako velik in nasprotno v znaku. Ugotovljeno je, da so pristrasne glede na druge. Da bi zagotovili natančnejšo karakterizacijo sistema stroškov glede na parametre tega približka, je potrebno proučiti lastnosti dipola v električnem polju.

Uvedba izraza

Vrnimo se k definiciji. Električni dipol je definicija sistema, ki ima dve točkovni obremenitvi. Imajo enako vrednost in nasprotne znake. Ti znaki se nahajajo na kratkih razdaljah glede na druge znake.

Izračunate lahko karakteristiko procesa, ki se ustvari s pomočjo dipola, in ga predstavljata dve točkovni polnitvi: + q in minus-q, in se nahajajo na razdalji relativno glede na druge.

Zaporedje izračuna

Najprej izračunajte potencial in moč dipola na njeni osni površini. To je ravna črta, ki poteka med dvema polnjenjema. Glede na lokacijo točke A na razdalji, ki je enaka r glede na osrednji del dipola, in če je r> a, pri uporabi načela superpozicije za potencial polja na določeni točki, je racionalno uporabiti izraz za izračun parametrov električnega dipola.

Velikost napetostnega vektorja se izračuna s principom superpozicije.
Za izračun jakosti polja se uporablja koncept razmerja potenciala in poljske jakosti:

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

V takih razmerah je smer napenjalnega vektorja prikazana vzdolžno glede na os dipola. Za izračun modula se uporablja standardna formula.

Pomembna pojasnila

Treba je upoštevati, da se oslabitev polja električnega dipola odvija hitreje kot pri točkovni obremenitvi. Razpadni potencial dipolnega polja se pojavi v obratnem sorazmerju s kvadratom razdalje, poljska jakost pa je obratno sorazmerna kocki razdalje.

Ob uporabi podobnega, ampak bolj zapleteni postopki so možne parametre in jakost dipola na poljubnih mestih, so parametri odnos določi z uporabo metode izračuna kako polarnih koordinat: oddaljenost od središča električnega dipola (R) in kota (theta-).

Izračuni z napetostnim vektorjem

Koncept napetostnega vektorja E je razdeljen na dve točki:

• Radialni (E_r ), ki je usmerjena v vzdolžni smeri glede na ravno črto.
• Taka ravna črta povezuje označeno točko in središče dipola s pravokotno E_theta-.

Ta razgradnja vsake komponente je usmerjena ob poteku spremembe, ki se pojavi z vsemi koordinatami točke za opazovanje. To je mogoče najti iz razmerja, ki povezuje jakost polja s potencialnimi spremembami.

Če najdemo komponent vektorja na poljski jakosti, je pomembno, da se določi znak razmerja med potencialnimi spremembami, ki se pojavijo zaradi premika opazovalne točke vzdolž smeri vektorjev.

Izračunamo pravokotno komponento

Pri izvajanju tega postopka je pomembno upoštevati, da se izraz za majhno premikanje pravokotno določi s spreminjanjem kota: Delta-l = rDelta-theta-.
Parametri velikosti te komponente polja bodo enaki.

Po pridobitvi razmerja je možno določiti polje električnega dipola v poljubni točki, da bi zgradili sliko s silami toka tega polja.

Pomembno je upoštevati, da vse formule za določanje potencialne in poljske jakosti dipola delujejo samo s produktom količin, ki jih ima en dipolni naboj in z razdaljo med njimi.

Dipolni trenutek

Ime opisanega dela je popolna značilnost električnega tipa lastnosti. Ima ime "dipolni moment sistema".

Po definiciji dipola, ki je sistem točkovnih nabojev, lahko ugotovimo, da je značilna prisotnost aksialne simetrije, kadar je os ravna črta, ki poteka skozi več polnitev.

Če želite določiti celotno dipolno karakteristiko, označite smer orientacije, ki jo ima os. Za preprostost izračuna je možno nastaviti vektor dipolnega momenta. Njegova velikost je enaka velikosti dipolnega momenta, smerni vektor pa se razlikuje po tem, da sovpada z dipolsko osjo. Torej, p = qa, če je a smer vektorja, ki povezuje negativne in pozitivne nabore dipola.

Uporaba takšne lastnosti dipola je priročna in omogoča v večini primerov, da poenostavijo formulo in jo dajo v obliki vektorja. Opis potenciala dipolnega polja na točki poljubne smeri je zapisan v obliki vektorja.

Uvajanje takih konceptov kot vektorske lastnosti dipola in njegovega dipolnega momenta se lahko izvede z uporabo poenostavljenega modela minus-točkovno polnjenje v homogenem polju, v sestavi katerega obstaja sistem obremenitev, katerega geometrijske dimenzije ni potrebno upoštevati, vendar je pomembno poznati dipolni moment. To je nujen pogoj za izvajanje izračunov.

Kako se obnaša dipol

Primer takega položaja je mogoče obravnavati obnašanje dipola. Položaj dveh točkovnih nabojev ima fiksno značilnost razdalje glede na druge. Postavili so jih v pogojih dipola homogenega električnega polja. Opazili smo postopek. Na lekcijah fizike (elektrodinamika) se ta koncept podrobno obravnava. Iz polja do nabora se izvaja delovanje sil:

F = ± qE

So enaki po velikosti in nasprotno v smeri. Prikazovalnik skupne sile, ki deluje na dipol, je nič. Ker takšna sila vpliva na različne točke, bo skupni indeks trenutka:

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

na alfa-, ki je kot, ki povezuje vektorje jakosti polja in vektorje dipolnih momentov. Zaradi prisotnosti momenta sile se dipolni moment sistema navadno vrne v smeri vektorja moči električnega polja.

Električni dipol je koncept, ki je pomemben za razumevanje. Več o tem lahko preberete na internetu. Prav tako se lahko poučuje na pouku fizike v šoli v 10. razredu, kot smo že omenili.