Când studiezi fizica în clasa a 10-a, se ia în considerare subiectul dipolilor. Ce înseamnă acest concept și ce formule sunt folosite pentru a-l calcula?
Introducere
Dacă plasați un dipol în spațiul unui câmp electric uniform, îl puteți reprezenta ca linii de forță. Un dipol este un sistem în care există două sarcini care sunt identice ca parametri, dar sunt sarcini punctiforme opuse. Mai mult, distanța dintre ele va fi mult mai mică decât distanța până la orice punct al câmpului dipol. Conceptul de moment dipol este studiat la cursul școlar de electrodinamică (clasa a 10-a).
Axa dipolului este o linie dreaptă care trece prin punctele ambelor sarcini. Un braț dipol este un vector care conectează o sarcină și, în același timp, trece de la particule încărcate negativ la particule încărcate pozitiv. Un dipol electric se caracterizează prin prezența unei stări precum un dipol sau un moment electric.
Prin definiție, un moment dipol este un vector care este numeric egal cu produsul dintre sarcina dipolului și brațul său. Mai mult, este co-dirijată cu umărul dipolului. La egalitatea zero a sumei forțelor, calculăm valoarea momentului. Pentru unghiul care există între momentul dipolar șidirecționalitatea câmpului electric, prezența unui moment mecanic este caracteristică.
Adesea oamenilor le este dificil să calculeze modulul care acționează asupra structurii dipolului. Aici este necesar să se țină cont de particularitățile calculării unghiului "Alpha". Se știe că dipolul se abate de la poziția echilibrată. Dar momentul dipol în sine are un caracter de restabilire, deoarece tinde să fie în mișcare.
Calcule
Când acest moment dipol este plasat în mijlocul unui câmp electric neomogen, inevitabil apare o forță. Într-un astfel de mediu, indicatorii sumei forțelor nu vor fi zero. În consecință, există forțe care acționează asupra momentului dipol cu caracter punctual. Dimensiunea brațului dipolului este mult mai mică.
Formula poate fi scrisă astfel: F=q (E2 - E1)=qdE, unde d este diferența de câmp electric.
Căutați caracteristicile conceptului fizic studiat
Să ne uităm la subiect în continuare. Pentru a determina care este caracteristica câmpului electric, dacă acesta este creat folosind un sistem de sarcini și localizat într-un spațiu mic, este necesar să se facă o serie de calcule. Un exemplu este prezentat de atomii și moleculele, care în compoziția lor au nuclee și electroni încărcați electric.
Dacă este necesar să căutați un câmp la o distanță mai mare decât dimensiunile care alcătuiesc zona în care se află particulele, vom folosi o serie de formule exacte care sunt foarte complexe. Este posibil să utilizați mai simpluexpresii aproximative. Să presupunem că seturile punctuale de sarcini qk iau parte la crearea câmpului electric. Sunt situate într-un spațiu mic.
Pentru a efectua calculul caracteristicii pe care o are câmpul este permisă combinarea tuturor sarcinilor sistemului. Un astfel de sistem este considerat o sarcină punctiformă Q. Indicatorii de mărime vor fi suma sarcinilor care au fost în sistemul original.
Locația taxelor
Să ne imaginăm că locația taxei este indicată în orice loc unde se află sistemul de taxe qk. La efectuarea modificărilor locației, dacă are limite exprimate într-o zonă restrânsă, o astfel de influență va fi neglijabilă, aproape imperceptibilă câmpului din punct de vedere. În astfel de limite de aproximare a puterii și potențialului pe care le are câmpul electric, determinările se fac folosind formule tradiționale.
Când suma încărcării totale a sistemului este zero, parametrii aproximării indicați vor arăta aproximativi. Acest lucru dă motive pentru a concluziona că câmpul electric este pur și simplu absent. Dacă este necesar să obțineți o aproximare mai precisă, colectați mental grupuri separate de sarcini pozitive și negative ale sistemului care este luat în considerare.
În cazul deplasării „centrelor” lor față de ceilalți, parametrii câmpului dintr-un astfel de sistem pot fi descriși ca un câmp care are două sarcini punctiforme, egale ca mărime și opus ca semn. Se observă că sunt deplasați în raport cu ceilalți. A furnizaPentru o caracterizare mai precisă a sistemului de sarcini în ceea ce privește parametrii acestei aproximări, va fi necesar să se studieze proprietățile unui dipol într-un câmp electric.
Introducerea termenului
Să revenim la definiție. Un dipol electric este definiția unui sistem care are două sarcini punctiforme. Au aceeași dimensiune și semne opuse. În plus, astfel de indicatoare sunt situate la distanțe mici față de alte semne.
Puteți calcula caracteristica procesului care se creează cu ajutorul unui dipol, și este reprezentat de două sarcini punctuale: +q și −q, și sunt situate la o distanță a față de celel alte.
Secvența de calcule
Să începem prin a calcula potențialul și intensitatea pe care le are dipolul pe suprafața sa axială. Aceasta este o linie dreaptă care trece între două sarcini. Cu condiția ca punctul A să fie situat la o distanță egală cu r față de partea centrală a dipolului, iar dacă este r >> a, conform principiului suprapunerii pentru potențialul câmpului în acest punct, va fi rațional să se utilizați expresia pentru a calcula parametrii dipolului electric.
Mărimea vectorului de putere este calculată prin principiul suprapunerii. Pentru a calcula intensitatea câmpului, se folosește conceptul raportului dintre potențial și intensitatea câmpului:
Ex=−Δφ /Δx.
În astfel de condiții, direcția vectorului de intensitate este indicată longitudinal în raport cu axa dipolului. Pentru a calcula modulul său, se aplică formula standard.
Importantclarificări
Ar trebui să se țină seama de faptul că slăbirea câmpului dipolului electric are loc mai repede decât se confruntă cu o sarcină punctiformă. Decăderea potențialului câmpului dipol este invers proporțională cu pătratul distanței, iar intensitatea câmpului este invers proporțională cu cubul distanței.
Folosind metode similare, dar mai greoaie, parametrii potențialului și intensității câmpului dipolului se găsesc în puncte arbitrare, ai căror parametri de poziție sunt determinați folosind o astfel de metodă de calcul precum coordonatele polare: distanța până la centrul dipolului electric (r) și unghiul (θ).
Calcul folosind vectorul de tensiune
Conceptul de vector de intensitate E este împărțit în două puncte:
- Radial (Er), care este îndreptat în direcția longitudinală în raport cu linia dreaptă.
- O astfel de linie dreaptă leagă punctul specificat și centrul dipolului cu perpendiculara pe acesta Eθ.
Această descompunere a fiecărei componente este direcționată de-a lungul cursului schimbării care are loc cu toate coordonatele punctului de observat. Îl puteți găsi după raportul care leagă indicatorii de intensitate a câmpului de modificări potențiale.
Găsind componenta vectorială la intensitatea câmpului, este important să se stabilească natura relației în potențialele modificări care apar ca urmare a deplasării punctului de observație în direcția vectorilor.
Calculați componenta perpendiculară
Când ați terminatPentru această procedură, este important să se țină cont de faptul că expresia mărimii la o deplasare perpendiculară mică va fi determinată prin modificarea unghiului: Δl=rΔθ. Parametrii de mărime pentru această componentă de câmp vor fi egali.
După obținerea raportului, este posibil să se determine câmpul dipolului electric într-un punct arbitrar pentru a construi o imagine cu liniile de forță ale acestui câmp.
Este important de luat în considerare că toate formulele pentru determinarea potențialului și a intensității câmpului unui dipol funcționează numai pe produsul valorilor pe care le are o sarcină de dipol și distanța dintre ele.
Moment dipol
Titlul lucrării descrise este o descriere completă a proprietăților de tip electric. Are numele „momentul dipol al sistemului”.
După definiția unui dipol, care este un sistem de sarcini punctuale, se poate afla că acesta se caracterizează prin prezența simetriei axiale, când axa este o dreaptă care trece prin mai multe sarcini.
Pentru a seta caracteristica completă a dipolului, indicați direcția de orientare pe care o are axa. Pentru simplitatea calculelor, se poate specifica vectorul momentului dipolar. Valoarea mărimii sale este egală cu mărimea momentului dipol, iar vectorul direcție diferă prin coincidența lui și a axei dipolului. Deci, p=qa dacă a este direcția vectorului care leagă sarcinile negative și pozitive ale dipolului.
Folosirea unei astfel de caracteristici a dipolului este convenabilă și face posibilă în majoritatea cazurilor simplificarea formulei și darea acesteia formavector. Descrierea potențialului câmpului dipol într-un punct dintr-o direcție arbitrară este scrisă sub forma unui vector.
Introducerea unor concepte precum caracteristica vectorială a unui dipol și momentul lui dipol poate fi realizată folosind un model simplificat - o sarcină punctiformă într-un câmp uniform, care include un sistem de sarcini, ale căror dimensiuni geometrice nu nu trebuie luate în considerare, dar este important să cunoaștem momentul dipolului. Aceasta este o condiție prealabilă pentru efectuarea calculelor.
Cum se comportă un dipol
Comportamentul unui dipol poate fi văzut pe exemplul unei astfel de situații. Poziția a două sarcini punctiforme are un caracter fix de distanță una față de alta. Ele au fost plasate în condițiile unui dipol de câmp electric uniform. A făcut observații asupra procesului. În lecțiile de fizică (electrodinamică), acest concept este luat în considerare în detaliu. De la câmp la sarcină se realizează acțiunea forțelor:
F=±qE
Sunt egale ca mărime și opuse ca direcție. Indicatorul forței totale care acționează asupra dipolului este zero. Deoarece o astfel de forță are efect asupra mai multor puncte, momentul total va fi:
M=Fa sin a=qEa sin a=pE sin a
cu α fiind unghiul care leagă vectorii intensității câmpului și vectorii momentului dipolar. Datorită prezenței unui moment de forță, momentul dipol al sistemului tinde să revină în direcțiile vectorului intensității câmpului electric.
Dipolul electric este un concept care este important de înțeles clar. Puteți citi mai multe despre el pe Internet. De asemenea, se poatesă studiez la lecții de fizică la școală în clasa a 10-a, așa cum am vorbit mai sus.
