При изучаване на физика в 10 клас се разглежда темата за диполите. Какво означава това понятие и какви формули се използват за изчисляването му?
Въведение
Ако поставите дипол в пространството на еднородно електрическо поле, можете да го представите като силови линии. Диполът е система, в която има два заряда, които са идентични по параметри, но са противоположни точкови заряди. Освен това разстоянието между тях ще бъде много по-малко от разстоянието до която и да е точка от диполното поле. Концепцията за диполния момент се изучава в училищния курс по електродинамика (10 клас).
Оста на дипола е права линия, която минава през точките на двата заряда. Диполното рамо е вектор, който свързва заряд и в същото време преминава от отрицателно заредени частици към положително заредени частици. Електрически дипол се характеризира с наличието на такова състояние като дипол или електрически момент.
По дефиниция диполният момент е вектор, който е числено равен на произведението на диполния заряд и неговото рамо. Освен това той е съвместно насочен с рамото на дипола. При нулево равенство на сумата от силите изчисляваме стойността на момента. За ъгъла, който съществува между диполния момент инасоченост на електрическото поле, наличието на механичен момент е характерно.
Често на хората им е трудно да изчислят модула, действащ върху диполната структура. Тук е необходимо да се вземат предвид особеностите на изчисляване на ъгъла "Алфа". Известно е, че диполът се отклонява от балансираната позиция. Но самият диполен момент има възстановяващ характер, тъй като има тенденция да бъде в движение.
Изчисления
Когато този диполен момент се постави в средата на нехомогенно електрическо поле, неизбежно възниква сила. В такава среда показателите на сбора на силите няма да са нула. Следователно има сили, действащи върху диполния момент с точков характер. Размерът на диполното рамо е много по-малък.
Формулата може да бъде написана така: F=q (E2 - E1)=qdE, където d е диференциала на електрическото поле.
Търсете характеристиките на изследваната физическа концепция
Нека разгледаме темата по-нататък. За да се определи каква е характеристиката на електрическото поле, ако то е създадено с помощта на система от заряди и локализирано в малко пространство, е необходимо да се направят редица изчисления. Пример е представен от атоми и молекули, които в състава си имат електрически заредени ядра и електрони.
Ако е необходимо да се търси поле на разстояние, по-голямо от размерите, които съставляват областта, където се намират частиците, ще използваме редица точни формули, които са много сложни. Възможно е да се използва по-простоприблизителни изрази. Да приемем, че в създаването на електрическото поле участват точкови набори от заряди qk. Те са разположени в малко пространство.
За да се извърши изчислението на характеристиката, която има полето, е разрешено да се комбинират всички заряди на системата. Такава система се счита за точков заряд Q. Индикаторите за величина ще бъдат сумата от зарядите, които са били в оригиналната система.
Местоположение на таксите
Нека си представим, че местоположението на таксата е посочено на всяко място, където се намира системата от такси qk. При извършване на промени в местоположението, ако то има граници, изразени в малка площ, такова влияние ще бъде незначително, почти незабележимо за полето от гледна точка. В тези граници на приближаване на силата и потенциала, които има електрическото поле, определянията се правят с помощта на традиционни формули.
Когато сумата от общия заряд на системата е нула, параметрите на посоченото приближение ще изглеждат груби. Това дава основание да се заключи, че електрическото поле просто липсва. Ако е необходимо да се получи по-точно приближение, съберете мислено отделни групи положителни и отрицателни заряди на системата, която се разглежда.
В случай на изместване на техните "центрове" спрямо другите, параметрите на полето в такава система могат да бъдат описани като поле, което има два точкови заряда, равни по големина и противоположни по знак. Отбелязва се, че те са изместени по отношение на другите. ДоставяЗа по-точна характеристика на системата от заряди по отношение на параметрите на това приближение ще е необходимо да се изследват свойствата на дипол в електрическо поле.
Въведение на термина
Нека се върнем към определението. Електрически дипол е дефиницията на система, която има два точкови заряда. Те имат еднакъв размер и противоположни знаци. Освен това такива знаци са разположени на малки разстояния спрямо другите знаци.
Можете да изчислите характеристиката на процеса, който се създава с помощта на дипол и се представя от два точкови заряда: +q и −q, и те са разположени на разстояние a спрямо останалите.
Последователност от изчисления
Нека започнем с изчисляване на потенциала и интензитета, които диполът има върху аксиалната си повърхност. Това е права линия, която минава между два заряда. При условие, че точка А се намира на разстояние, равно на r спрямо централната част на дипола, и ако е r >> a, съгласно принципа на суперпозиция за потенциала на полето в тази точка, ще бъде рационално да се използвайте израза, за да изчислите параметрите на електрическия дипол.
Величина на вектора на силата се изчислява по принципа на суперпозицията. За изчисляване на силата на полето се използва концепцията за съотношението на потенциала и силата на полето:
Ex=−Δφ /Δx.
При такива условия посоката на вектора на интензитета е обозначена надлъжно спрямо оста на дипола. За изчисляване на неговия модул е приложима стандартната формула.
Важноразяснения
Трябва да се има предвид, че отслабването на електрическото диполно поле настъпва по-бързо, отколкото изпитва точков заряд. Разпадането на потенциала на диполното поле е обратно пропорционално на квадрата на разстоянието, а силата на полето е обратно пропорционална на куба на разстоянието.
Използвайки подобни, но по-тромави методи, параметрите на потенциала и силата на полето на дипола се намират в произволни точки, параметрите на позицията на които се определят с помощта на метод на изчисление като полярни координати: разстоянието до център на електрическия дипол (r) и ъгъла (θ).
Изчисляване с помощта на вектор на напрежение
Концепцията за вектора на интензитета E е разделена на две точки:
- Радиално (Er), което е насочено в надлъжна посока спрямо правата линия.
- Такава права линия свързва определената точка и центъра на дипола с перпендикуляра към нея Eθ.
Това разлагане на всеки компонент е насочено по хода на промяната, която се случва с всички координати на точката, която трябва да се наблюдава. Можете да го намерите чрез съотношението, което свързва индикаторите за сила на полето с потенциалните модификации.
При намиране на векторния компонент при силата на полето е важно да се установи естеството на връзката в потенциалните промени, които възникват поради изместването на точката на наблюдение в посоката на векторите.
Изчислете перпендикулярния компонент
Когато сте готовиЗа тази процедура е важно да се вземе предвид, че изразът за величината при малко перпендикулярно изместване ще се определи чрез промяна на ъгъла: Δl=rΔθ. Параметрите на величината за този компонент на полето ще бъдат равни.
След получаване на съотношението е възможно да се определи полето на електрическия дипол в произволна точка, за да се изгради картина със силовите линии на това поле.
Важно е да се има предвид, че всички формули за определяне на потенциала и силата на полето на дипол работят само върху произведението на стойностите, които има един диполен заряд и разстоянието между тях.
Диполен момент
Заглавието на описаното произведение е пълно описание на електрическия тип имоти. Има името "диполен момент на системата".
По дефиниция на дипол, който е система от точкови заряди, може да се установи, че той се характеризира с наличието на аксиална симетрия, когато оста е права линия, която минава през няколко заряда.
За да зададете пълната характеристика на дипола, посочете посоката на ориентация, която има оста. За опростяване на изчисленията може да се посочи векторът на диполния момент. Стойността на неговата величина е равна на величината на диполния момент, а векторът на посоката се различава от съвпадението на него и оста на дипола. И така, p=qa, ако a е посоката на вектора, който свързва отрицателния и положителния заряд на дипола.
Използването на такава характеристика на дипола е удобно и дава възможност в повечето случаи да се опрости формулата и да се даде форматавектор. Описанието на потенциала на диполното поле в точка с произволна посока се записва под формата на вектор.
Въвеждането на такива понятия като векторна характеристика на дипол и неговия диполен момент може да се извърши с помощта на опростен модел - точков заряд в еднородно поле, който включва система от заряди, чиито геометрични размери правят не трябва да се вземат предвид, но е важно да се знае диполния момент. Това е задължително условие за извършване на изчисления.
Как се държи дипол
Поведението на дипол може да се види на примера на такава ситуация. Положението на два точкови заряда има фиксиран характер на разстояние един спрямо друг. Те са поставени в условията на дипол на еднородно електрическо поле. Направи наблюдения върху процеса. В уроците по физика (електродинамика) тази концепция се разглежда подробно. От полето към заряда се извършва действието на силите:
F=±qE
Те са равни по големина и противоположни по посока. Показателят за общата сила, която действа върху дипола, е нула. Тъй като такава сила има ефект върху различни точки, общият момент ще бъде:
M=Fa sin a=qEa sin a=pE sin a
като α е ъгълът, свързващ векторите на силата на полето и векторите на диполния момент. Поради наличието на момент на сила, диполният момент на системата има тенденция да се върне към посоките на вектора на силата на електрическото поле.
Електрически дипол е концепция, която е важно да се разбере ясно. Можете да прочетете повече за това в Интернет. Също така можеда учат в уроците по физика в училище в 10 клас, както говорихме по-горе.
