Pri učenju fizike u 10. razredu razmatra se tema dipola. Što ovaj koncept znači i koje se formule koriste za izračunavanje?
Uvod
Ako postavite dipol u prostor jednolikog električnog polja, možete ga predstaviti kao linije sile. Dipol je sustav u kojem postoje dva naboja koja su identična po parametrima, ali su suprotni točkasti naboji. Štoviše, udaljenost između njih bit će mnogo manja od udaljenosti do bilo koje točke dipolnog polja. Pojam dipolnog momenta proučava se u školskom kolegiju elektrodinamike (10. razred).
Os dipola je ravna crta koja prolazi kroz točke oba naboja. Dipolni krak je vektor koji povezuje naboj i istovremeno ide od negativno nabijenih čestica u pozitivno nabijene čestice. Električni dipol karakterizira prisutnost takvog stanja kao što je dipol ili električni moment.
Po definiciji, dipolni moment je vektor koji je brojčano jednak umnošku dipolnog naboja i njegovog kraka. Štoviše, ko-usmjeren je s ramenom dipola. Kod nulte jednakosti zbroja sila izračunavamo vrijednost momenta. Za kut koji postoji između dipolnog momenta iusmjerenost električnog polja, karakteristična je prisutnost mehaničkog momenta.
Često je ljudima teško izračunati modul koji djeluje na dipolnu strukturu. Ovdje je potrebno uzeti u obzir osobitosti izračuna kuta "Alpha". Poznato je da dipol odstupa od uravnoteženog položaja. Ali sam dipolni moment ima obnavljajući karakter, jer teži biti u pokretu.
Izračuni
Kada se ovaj dipolni moment stavi u medij nehomogenog električnog polja, neizbježno nastaje sila. U takvom okruženju pokazatelji zbroja sila neće biti jednaki nuli. Posljedično, postoje sile koje djeluju na dipolni moment s točkastim karakterom. Veličina dipolnog kraka je mnogo manja.
Formula se može napisati ovako: F=q (E2 - E1)=qdE, gdje je d razlika električnog polja.
Tražite karakteristike fizičkog koncepta koji se proučava
Pogledajmo temu dalje. Kako bi se utvrdilo koja je karakteristika električnog polja, ako je ono stvoreno sustavom naboja i lokalizirano u malom prostoru, potrebno je napraviti niz proračuna. Primjer su atomi i molekule koje u svom sastavu imaju električno nabijene jezgre i elektrone.
Ako je potrebno tražiti polje na udaljenosti većoj od dimenzija koje čine područje na kojem se nalaze čestice, koristit ćemo niz točnih formula koje su vrlo složene. Moguće je koristiti i jednostavnijepribližni izrazi. Pretpostavimo da u stvaranju električnog polja sudjeluju točkasti skupovi naboja qk. Nalaze se u malom prostoru.
Za izračun karakteristike koju polje ima, dopušteno je kombiniranje svih naboja sustava. Takav se sustav smatra točkastim nabojem Q. Pokazatelji veličine bit će zbroj naboja koji su bili u izvornom sustavu.
Lokacija troškova
Zamislimo da je mjesto naplate naznačeno na bilo kojem mjestu gdje se nalazi sustav naplate qk. Prilikom izmjena lokacije, ako ima granice izražene na malom području, takav će utjecaj biti zanemariv, gotovo neprimjetan za polje s gledišta. U takvim granicama aproksimacije snage i potencijala koje ima električno polje, određivanja se vrše korištenjem tradicionalnih formula.
Kada je zbroj ukupnog naboja sustava nula, parametri naznačene aproksimacije će izgledati grubo. To daje razlog za zaključak da električno polje jednostavno nema. Ako je potrebno dobiti točniju aproksimaciju, mentalno prikupite odvojene grupe pozitivnih i negativnih naboja sustava koji se razmatra.
U slučaju pomaka njihovih "centra" u odnosu na druge, parametri polja u takvom sustavu mogu se opisati kao polje koje ima dva točkasta naboja, jednaka po veličini i suprotnog predznaka. Primjećuje se da su raseljeni u odnosu na druge. Za pružanjeZa točniju karakterizaciju sustava naboja u smislu parametara ove aproksimacije, bit će potrebno proučiti svojstva dipola u električnom polju.
Uvod pojma
Vratimo se na definiciju. Električni dipol je definicija sustava koji ima dva točkasta naboja. Imaju istu veličinu i suprotne znakove. Štoviše, takvi se znakovi nalaze na malim udaljenostima u odnosu na druge znakove.
Možete izračunati karakteristiku procesa koji nastaje pomoću dipola, a predstavljen je s dva točkasta naboja: +q i −q, a nalaze se na udaljenosti a u odnosu na ostale.
Slijed izračuna
Počnimo s izračunavanjem potencijala i intenziteta koji dipol ima na svojoj aksijalnoj površini. Ovo je ravna crta koja prolazi između dva naboja. Pod uvjetom da se točka A nalazi na udaljenosti koja je jednaka r u odnosu na središnji dio dipola, i ako je r >> a, prema principu superpozicije za potencijal polja u ovoj točki, bit će racionalno koristite izraz za izračunavanje parametara električnog dipola.
Veličina vektora jačine izračunava se po principu superpozicije. Za izračunavanje jakosti polja koristi se koncept omjera potencijala i jakosti polja:
Ex=−Δφ /Δx.
Pod takvim uvjetima, smjer vektora intenziteta je naznačen uzdužno u odnosu na os dipola. Za izračunavanje njegovog modula primjenjiva je standardna formula.
Važnopojašnjenja
Treba uzeti u obzir da se slabljenje električnog dipolnog polja događa brže nego što ono doživljava točkasti naboj. Propadanje potencijala dipolnog polja obrnuto je proporcionalno kvadratu udaljenosti, a jakost polja obrnuto je proporcionalna kocki udaljenosti.
Upotrebom sličnih, ali glomaznijih metoda, parametri potencijala i jakosti polja dipola nalaze se u proizvoljnim točkama, čiji se parametri položaja određuju pomoću takve metode izračuna kao što su polarne koordinate: udaljenost do središte električnog dipola (r) i kut (θ).
Izračun pomoću vektora napetosti
Koncept vektora intenziteta E podijeljen je u dvije točke:
- Radijalno (Er), koji je usmjeren u uzdužnom smjeru u odnosu na ravnu liniju.
- Takva ravna linija povezuje navedenu točku i središte dipola s okomitom na nju Eθ.
Ova dekompozicija svake komponente je usmjerena duž tijeka promjene koja se događa sa svim koordinatama točke koja se promatra. Možete ga pronaći prema omjeru koji povezuje pokazatelje jačine polja s potencijalnim izmjenama.
Pronalazeći vektorsku komponentu pri jakosti polja, važno je utvrditi prirodu odnosa u potencijalnim promjenama koje nastaju zbog pomaka točke promatranja u smjeru vektora.
Izračunajte okomitu komponentu
Kada je gotovoZa ovaj postupak važno je uzeti u obzir da će se izraz za veličinu pri malom okomitom pomaku odrediti promjenom kuta: Δl=rΔθ. Parametri veličine za ovu komponentu polja bit će jednaki.
Kada se dobije omjer, moguće je odrediti polje električnog dipola u proizvoljnoj točki kako bi se izgradila slika s linijama sile ovog polja.
Važno je uzeti u obzir da sve formule za određivanje potencijala i jakosti polja dipola djeluju samo na umnošku vrijednosti koje ima jedan dipolni naboj i udaljenosti između njih.
Dipolni moment
Naslov opisanog djela je potpuni opis električnog tipa svojstava. Ima naziv "dipolni moment sustava".
Po definiciji dipola, koji je sustav točkastih naboja, može se saznati da ga karakterizira prisutnost aksijalne simetrije, kada je os ravna linija koja prolazi kroz nekoliko naboja.
Za postavljanje pune karakteristike dipola naznačite smjer orijentacije koji ima os. Radi jednostavnosti proračuna, može se odrediti vektor dipolnog momenta. Vrijednost njegove veličine jednaka je veličini dipolnog momenta, a vektor smjera se razlikuje po podudarnosti njega i osi dipola. Dakle, p=qa ako je a smjer vektora koji povezuje negativni i pozitivni naboj dipola.
Upotreba takve karakteristike dipola je zgodna i omogućuje u većini slučajeva pojednostavljenje formule i davanje joj oblikavektor. Opis potencijala dipolnog polja u točki proizvoljnog smjera napisan je u obliku vektora.
Uvođenje takvih pojmova kao što su vektorska karakteristika dipola i njegov dipolni moment može se izvesti korištenjem pojednostavljenog modela − točkastog naboja u jednoličnom polju, koji uključuje sustav naboja čije geometrijske dimenzije čine ne moraju se uzeti u obzir, ali je važno znati dipolni moment. Ovo je preduvjet za izvođenje izračuna.
Kako se ponaša dipol
Ponašanje dipola može se vidjeti na primjeru takve situacije. Položaj dva točkasta naboja ima fiksni karakter udaljenosti u odnosu jedan prema drugom. Postavljeni su u uvjete dipola jednolikog električnog polja. Napravio zapažanja o procesu. U nastavi fizike (elektrodinamike) ovaj se koncept detaljno razmatra. Od polja do naboja vrši se djelovanje sila:
F=±qE
Oni su jednaki po veličini i suprotni po smjeru. Pokazatelj ukupne sile koja djeluje na dipol je nula. Budući da takva sila djeluje na različite točke, ukupni trenutak će biti:
M=Fa sin a=qEa sin a=pE sin a
pri čemu je α kut koji povezuje vektore jakosti polja i vektore dipolnog momenta. Zbog prisutnosti momenta sile, dipolni moment sustava nastoji se vratiti u smjeru vektora jakosti električnog polja.
Električni dipol je koncept koji je važno jasno razumjeti. Više o tome možete pročitati na internetu. Također možeučiti na satovima fizike u školi u 10. razredu, kao što smo govorili gore.
