Apabila belajar fizik dalam darjah 10, topik dipol dipertimbangkan. Apakah maksud konsep ini dan apakah formula yang digunakan untuk mengiranya?
Pengenalan
Jika anda meletakkan dipol dalam ruang medan elektrik seragam, anda boleh mewakilinya sebagai garis daya. Dipol ialah sistem di mana terdapat dua caj yang sama dalam parameter, tetapi ia adalah caj titik bertentangan. Lebih-lebih lagi, jarak antara mereka akan jauh lebih kecil daripada jarak ke mana-mana titik medan dipol. Konsep momen dipol dipelajari dalam kursus elektrodinamik sekolah (Gred 10).
Paksi dipol ialah garis lurus yang melalui titik kedua-dua cas. Lengan dipol ialah vektor yang menghubungkan cas dan pada masa yang sama pergi daripada zarah bercas negatif kepada zarah bercas positif. Dipol elektrik dicirikan oleh kehadiran keadaan seperti dipol atau momen elektrik.
Mengikut takrifan, momen dipol ialah vektor yang secara berangka sama dengan hasil darab cas dipol dan lengannya. Selain itu, ia diarahkan bersama dengan bahu dipol. Pada kesamaan sifar jumlah daya, kami mengira nilai momen. Bagi sudut yang wujud antara momen dipol danarah medan elektrik, kehadiran momen mekanikal adalah ciri.
Selalunya orang mendapati sukar untuk mengira modulus yang bertindak pada struktur dipol. Di sini adalah perlu untuk mengambil kira keanehan pengiraan sudut "Alpha". Adalah diketahui bahawa dipol menyimpang dari kedudukan seimbang. Tetapi momen dipol itu sendiri mempunyai watak memulihkan, kerana ia cenderung untuk bergerak.
Pengiraan
Apabila momen dipol ini diletakkan dalam medium medan elektrik yang tidak homogen, satu daya pasti akan timbul. Dalam persekitaran sedemikian, penunjuk jumlah daya tidak akan menjadi sifar. Akibatnya, terdapat daya yang bertindak pada momen dipol dengan watak titik. Saiz lengan dipole jauh lebih kecil.
Formula boleh ditulis seperti ini: F=q (E2 - E1)=qdE, dengan d ialah pembezaan medan elektrik.
Cari ciri-ciri konsep fizikal yang sedang dikaji
Mari kita lihat topik ini dengan lebih lanjut. Untuk menentukan apakah ciri medan elektrik, jika ia dicipta menggunakan sistem caj dan disetempatkan dalam ruang kecil, perlu membuat beberapa pengiraan. Satu contoh dibentangkan oleh atom dan molekul, yang dalam komposisinya mempunyai nukleus dan elektron bercas elektrik.
Jika perlu mencari medan pada jarak yang lebih besar daripada dimensi yang membentuk kawasan di mana zarah berada, kami akan menggunakan beberapa formula tepat yang sangat kompleks. Ia adalah mungkin untuk menggunakan lebih mudahungkapan anggaran. Mari kita andaikan bahawa set titik cas qk mengambil bahagian dalam penciptaan medan elektrik. Ia terletak di ruang yang kecil.
Untuk melakukan pengiraan ciri yang terdapat pada medan, ia dibenarkan untuk menggabungkan semua caj sistem. Sistem sedemikian dianggap sebagai caj titik Q. Penunjuk magnitud ialah jumlah caj yang terdapat dalam sistem asal.
Lokasi caj
Mari bayangkan bahawa lokasi caj ditunjukkan di mana-mana tempat di mana sistem caj qk terletak. Apabila membuat perubahan pada lokasi, jika ia mempunyai had yang dinyatakan dalam kawasan kecil, pengaruh sedemikian akan diabaikan, hampir tidak dapat dilihat oleh medan pada sudut pandangan. Dalam had anggaran kekuatan dan potensi yang ada pada medan elektrik, penentuan dibuat menggunakan formula tradisional.
Apabila jumlah cas keseluruhan sistem ialah sifar, parameter anggaran yang ditunjukkan akan kelihatan kasar. Ini memberi sebab untuk membuat kesimpulan bahawa medan elektrik tidak ada. Jika perlu untuk mendapatkan anggaran yang lebih tepat, kumpulkan secara mental kumpulan berasingan cas positif dan negatif sistem yang sedang dipertimbangkan.
Dalam kes anjakan "pusat" mereka berbanding dengan yang lain, parameter medan dalam sistem sedemikian boleh diterangkan sebagai medan yang mempunyai dua cas titik, sama dengan magnitud dan bertentangan dalam tanda. Adalah diperhatikan bahawa mereka dipindahkan berhubung dengan orang lain. Untuk menyediakanUntuk pencirian sistem cas yang lebih tepat dari segi parameter anggaran ini, adalah perlu untuk mengkaji sifat-sifat dipol dalam medan elektrik.
Pengenalan istilah
Mari kita kembali kepada definisi. Dipol elektrik ialah definisi sistem yang mempunyai dua cas titik. Mereka mempunyai saiz yang sama dan tanda-tanda yang bertentangan. Selain itu, tanda-tanda sedemikian terletak pada jarak yang kecil berbanding dengan tanda-tanda lain.
Anda boleh mengira ciri proses yang dicipta melalui dipol, dan ia diwakili oleh dua cas titik: +q dan −q, dan ia terletak pada jarak relatif kepada yang lain.
Jujukan pengiraan
Mari kita mulakan dengan mengira potensi dan keamatan yang dimiliki oleh dipol pada permukaan paksinya. Ini ialah garis lurus yang berjalan di antara dua caj. Dengan syarat bahawa titik A terletak pada jarak yang sama dengan r relatif kepada bahagian tengah dipol, dan jika ia ialah r >> a, mengikut prinsip superposisi untuk potensi medan pada titik ini, ia akan menjadi rasional untuk gunakan ungkapan untuk mengira parameter dipol elektrik.
Magnitud vektor kekuatan dikira dengan prinsip superposisi. Untuk mengira kekuatan medan, konsep nisbah potensi dan kekuatan medan digunakan:
Ex=−Δφ /Δx.
Di bawah keadaan sedemikian, arah vektor keamatan ditunjukkan secara membujur berbanding paksi dipol. Untuk mengira modulusnya, formula standard boleh digunakan.
Pentingpenjelasan
Perlu diambil kira bahawa kelemahan medan dipol elektrik berlaku lebih cepat daripada ia mengalami cas titik. Pereputan potensi medan dipol adalah berkadar songsang dengan kuasa dua jarak, dan kekuatan medan adalah berkadar songsang dengan kubus jarak.
Menggunakan kaedah yang serupa, tetapi lebih rumit, parameter potensi dan kekuatan medan dipol ditemui pada titik sewenang-wenangnya, parameter kedudukannya ditentukan menggunakan kaedah pengiraan seperti koordinat kutub: jarak ke pusat dipol elektrik (r) dan sudut (θ).
Pengiraan menggunakan vektor tegangan
Konsep vektor keamatan E dibahagikan kepada dua titik:
- Jejari (Er), yang diarahkan ke arah membujur berbanding dengan garis lurus.
- Garis lurus sedemikian menghubungkan titik yang ditentukan dan pusat dipol dengan berserenjang dengannya Eθ.
Penguraian setiap komponen ini diarahkan sepanjang perjalanan perubahan yang berlaku dengan semua koordinat titik yang perlu diperhatikan. Anda boleh menemuinya dengan nisbah yang mengaitkan penunjuk kekuatan medan dengan kemungkinan pengubahsuaian.
Mencari komponen vektor pada kekuatan medan, adalah penting untuk mewujudkan sifat perhubungan dalam potensi perubahan yang berlaku disebabkan oleh anjakan titik cerapan ke arah vektor.
Kira komponen serenjang
Apabila selesaiUntuk prosedur ini, adalah penting untuk mengambil kira bahawa ungkapan untuk magnitud pada anjakan serenjang kecil akan ditentukan dengan menukar sudut: Δl=rΔθ. Parameter magnitud untuk komponen medan ini akan sama.
Setelah memperoleh nisbah, adalah mungkin untuk menentukan medan dipol elektrik pada titik sewenang-wenangnya untuk membina gambar dengan garisan daya medan ini.
Adalah penting untuk mempertimbangkan bahawa semua formula untuk menentukan potensi dan kekuatan medan sesuatu dipol hanya beroperasi pada hasil darab nilai yang ada pada satu cas dipol dan jarak di antara mereka.
Momen dipol
Tajuk kerja yang diterangkan ialah penerangan lengkap tentang jenis sifat elektrik. Ia mempunyai nama "momen dipol sistem".
Mengikut takrifan dipol, iaitu sistem cas titik, dapat diketahui bahawa ia dicirikan oleh kehadiran simetri paksi, apabila paksi ialah garis lurus yang melalui beberapa cas.
Untuk menetapkan ciri penuh dipol, nyatakan arah orientasi yang ada pada paksi. Untuk kesederhanaan pengiraan, vektor momen dipol boleh ditentukan. Nilai magnitudnya adalah sama dengan magnitud momen dipol, dan vektor arah berbeza dengan kebetulannya dan paksi dipol. Jadi, p=qa jika a ialah arah vektor yang menghubungkan cas negatif dan positif bagi dipol.
Penggunaan ciri dipol sedemikian adalah mudah dan memungkinkan dalam kebanyakan kes untuk memudahkan formula dan memberikannya bentukvektor. Perihalan potensi medan dipol pada satu titik arah sewenang-wenangnya ditulis dalam bentuk vektor.
Pengenalan konsep seperti ciri vektor dipol dan momen dipolnya boleh dilakukan menggunakan model yang dipermudah − cas titik dalam medan seragam, yang merangkumi sistem cas, yang dimensi geometrinya tidak perlu diambil kira, tetapi adalah penting untuk mengetahui momen dipol. Ini adalah prasyarat untuk melakukan pengiraan.
Cara dipol berkelakuan
Tingkah laku dipol boleh dilihat pada contoh situasi sedemikian. Kedudukan dua caj titik mempunyai watak tetap jarak relatif antara satu sama lain. Mereka diletakkan dalam keadaan dipol medan elektrik seragam. Membuat pemerhatian terhadap proses tersebut. Dalam pelajaran fizik (elektrodinamik), konsep ini dipertimbangkan secara terperinci. Dari medan ke pertuduhan, tindakan daya dilakukan:
F=±qE
Ia adalah sama dalam magnitud dan bertentangan arah. Penunjuk jumlah daya yang bertindak pada dipol ialah sifar. Memandangkan daya sedemikian mempunyai kesan pada pelbagai titik, jumlah momen ialah:
M=Fa sin a=qEa sin a=pE sin a
dengan α ialah sudut yang menghubungkan vektor kekuatan medan dan vektor momen dipol. Disebabkan kehadiran momen daya, momen dipol sistem cenderung untuk kembali ke arah vektor kekuatan medan elektrik.
Dipol elektrik ialah konsep yang penting untuk difahami dengan jelas. Anda boleh membaca lebih lanjut mengenainya di Internet. Juga bolehuntuk belajar dalam pelajaran fizik di sekolah pada darjah 10, seperti yang kita bincangkan di atas.
