A 10. osztályos fizikát tanulva a dipólusok témája is szóba kerül. Mit jelent ez a fogalom, és milyen képletekkel számítják ki?
Bevezetés
Ha egy dipólust helyezünk egy egyenletes elektromos tér terébe, akkor azt erővonalakként ábrázolhatjuk. A dipólus olyan rendszer, amelyben két töltés van, amelyek paramétereikben azonosak, de ellentétes ponttöltések. Ezenkívül a köztük lévő távolság sokkal kisebb lesz, mint a dipólusmező bármely pontjának távolsága. A dipólusmomentum fogalmát az elektrodinamika iskolai kurzusa (10. osztály) tanulmányozza.
A dipólus tengelye egy egyenes, amely mindkét töltés pontján áthalad. A dipólus kar egy olyan vektor, amely egy töltést köt össze, és egyidejűleg a negatív töltésű részecskékből pozitív töltésű részecskékre megy át. Az elektromos dipólust olyan állapot jellemzi, mint egy dipólus vagy elektromos momentum.
Definíció szerint a dipólusmomentum olyan vektor, amely számszerűen egyenlő a dipólustöltés és a karjának szorzatával. Ráadásul a dipólus vállával együtt van irányítva. Az erők összegének nulla egyenlősége esetén kiszámítjuk a nyomaték értékét. A dipólusmomentum és a között fennálló szögreaz elektromos tér irányultsága, jellemző a mechanikai nyomaték jelenléte.
Az emberek gyakran nehezen tudják kiszámítani a dipólusszerkezetre ható modulust. Itt figyelembe kell venni az "Alfa" szög kiszámításának sajátosságait. Ismeretes, hogy a dipólus eltér a kiegyensúlyozott helyzettől. De magának a dipólusmomentumnak van helyreállító jellege, mivel hajlamos mozgásban lenni.
Számítások
Amikor ezt a dipólusmomentumot egy inhomogén elektromos tér közegébe helyezzük, elkerülhetetlenül erő keletkezik. Ilyen környezetben az erők összegének mutatói nem lesznek nullák. Ebből következően a dipólusmomentumra pontjellegű erők hatnak. A dipólus kar mérete sokkal kisebb.
A képlet a következőképpen írható fel: F=q (E2 - E1)=qdE, ahol d az elektromos térkülönbség.
Keresse meg a vizsgált fizikai fogalom jellemzőit
Nézzük tovább a témát. Annak meghatározásához, hogy mi az elektromos tér jellemzője, ha azt töltésrendszerrel hozzuk létre és kis helyen lokalizáljuk, számos számítást kell végezni. Példaként szolgálnak az atomok és molekulák, amelyek összetételükben elektromosan töltött atommagok és elektronok vannak.
Ha egy olyan mezőt kell keresni, amely nagyobb, mint a részecskék elhelyezkedésének területét alkotó méretek, akkor számos pontos képletet fogunk használni, amelyek nagyon összetettek. Egyszerűbb használat is lehetségesközelítő kifejezések. Tegyük fel, hogy a qk töltések ponthalmazai vesznek részt az elektromos tér létrehozásában. Kis helyen találhatók.
A mező karakterisztikájának kiszámításához a rendszer összes töltése kombinálható. Az ilyen rendszer Q ponttöltésnek minősül. A nagyságmérők az eredeti rendszerben lévő töltések összege.
A díjak helye
Képzeljük el, hogy a töltés helyét minden olyan helyen feltüntetik, ahol a qk díjrendszer található. A helyszín változtatásakor, ha annak kis területen kifejezett korlátai vannak, az ilyen befolyás elhanyagolható, a látómező számára szinte észrevehetetlen lesz. Az erősség és a potenciál olyan közelítési határain belül, amelyekkel az elektromos tér rendelkezik, a meghatározásokat hagyományos képletekkel kell elvégezni.
Ha a rendszer teljes töltésének összege nulla, a jelzett közelítés paraméterei durvának tűnnek. Ez okot ad arra a következtetésre, hogy az elektromos tér egyszerűen hiányzik. Ha pontosabb közelítésre van szükség, mentálisan gyűjtsd össze a vizsgált rendszer pozitív és negatív töltéseinek külön csoportjait.
A "középpontjaik" másokhoz képesti eltolódása esetén a mezőparaméterek egy ilyen rendszerben olyan mezőként írhatók le, amelynek két ponttöltése van, amelyek nagysága egyenlő és ellentétes előjelű. Megjegyzendő, hogy másokhoz képest kiszorultak. SzolgáltatniA töltésrendszer pontosabb jellemzéséhez ennek a közelítésnek a paraméterei alapján meg kell vizsgálni a dipólus tulajdonságait elektromos térben.
A kifejezés bevezetése
Térjünk vissza a definícióhoz. Az elektromos dipólus egy olyan rendszer definíciója, amelynek két ponttöltése van. Egyforma méretűek és ellentétes előjelek. Ezenkívül az ilyen táblák kis távolságra helyezkednek el a többi táblától.
Kiszámíthatja a folyamat karakterisztikáját, amely egy dipólus segítségével jön létre, és ezt két ponttöltés reprezentálja: +q és −q, és ezek a többihez képest távolságra helyezkednek el.
Számítási sorrend
Kezdjük a dipólus axiális felületén lévő potenciál és intenzitás kiszámításával. Ez egy egyenes vonal, amely két töltés között fut. Feltéve, hogy az A pont a dipólus középső részéhez képest r-vel egyenlő távolságban helyezkedik el, és ha ez r >> a, a térpotenciál szuperpozíciójának elve szerint ezen a ponton ésszerű lesz használja a kifejezést az elektromos dipólus paramétereinek kiszámításához.
Az erősségvektor nagyságát a szuperpozíció elve alapján számítjuk ki. A térerősség kiszámításához a potenciál és a térerősség arányának fogalmát használjuk:
Ex=−Δφ /Δx.
Ilyen körülmények között az intenzitásvektor iránya a dipólustengelyhez képest hosszirányban van feltüntetve. A modulus kiszámításához a szabványos képlet használható.
Fontospontosítások
Figyelembe kell venni, hogy az elektromos dipólustér gyengülése gyorsabban megy végbe, mint a ponttöltés. A dipólus térpotenciáljának lecsengése fordítottan arányos a távolság négyzetével, a térerősség pedig fordítottan arányos a távolság kockájával.
Hasonló, de körülményesebb módszerekkel a dipólus potenciáljának és térerősségének paramétereit tetszőleges pontokon találjuk meg, amelyek helyzetparamétereit olyan számítási módszerrel határozzuk meg, mint a polárkoordináták: a távolság a dipólustól. az elektromos dipólus középpontja (r) és a szög (θ).
Számítás a feszültségvektor segítségével
Az E intenzitásvektor fogalma két pontra oszlik:
- Radiális (Er), amely az egyeneshez képest hosszanti irányban irányul.
- Egy ilyen egyenes köti össze a megadott pontot és a dipólus középpontját a rá merőlegessel Eθ.
Az egyes komponensek felosztása a változás lefolyása mentén történik, amely a megfigyelendő pont összes koordinátájával történik. Megtalálható a térerősség-jelzők és a lehetséges módosítások aránya alapján.
A térerősségnél megkeresve a vektorkomponenst, fontos megállapítani az összefüggés jellegét azokban a potenciális változásokban, amelyek a megfigyelési pont vektorok irányába történő elmozdulása miatt következnek be.
A merőleges komponens kiszámítása
Ha készEnnél az eljárásnál fontos figyelembe venni, hogy kis merőleges elmozdulás esetén a nagyság kifejezését a szög megváltoztatásával határozzuk meg: Δl=rΔθ. Ennek a mezőkomponensnek a nagyságrendi paraméterei egyenlőek lesznek.
Ha megkaptuk az arányt, meg lehet határozni az elektromos dipólus terejét egy tetszőleges pontban, és ennek a mezőnek az erővonalaiból képet alkothatunk.
Fontos figyelembe venni, hogy a dipólus potenciáljának és térerősségének meghatározására szolgáló összes képlet csak egy dipólustöltés értékének és a köztük lévő távolság szorzatára vonatkozik.
Dipólus pillanat
A leírt munka címe a tulajdonságok elektromos típusának teljes leírása. Ennek a neve "a rendszer dipólusmomentuma".
A dipólus definíciója alapján, amely ponttöltések rendszere, megállapítható, hogy a tengelyirányú szimmetria jelenléte jellemzi, amikor a tengely több töltésen áthaladó egyenes.
A dipólus teljes karakterisztikájának beállításához adja meg a tengely tájolási irányát. A számítások egyszerűsítése érdekében a dipólusmomentumvektor megadható. Nagyságának értéke megegyezik a dipólusmomentum nagyságával, az irányvektor pedig ennek és a dipólus tengelyének egybeesésével tér el. Tehát p=qa, ha a a dipólus negatív és pozitív töltéseit összekötő vektor iránya.
A dipólus ilyen jellemzőjének használata kényelmes, és a legtöbb esetben lehetővé teszi a képlet egyszerűsítését és a formának megadásátvektor. A dipólustér potenciáljának leírása tetszőleges irányú pontban vektor formájában van felírva.
Olyan fogalmak bevezetése, mint a dipólusra jellemző vektor és a dipólusmomentum, egy egyszerűsített modell segítségével végezhető el – ponttöltés egy egységes mezőben, amely egy olyan töltésrendszert tartalmaz, amelynek geometriai méretei nem kell figyelembe venni, de fontos tudni a dipólusmomentumot. Ez a számítások elvégzésének előfeltétele.
Hogyan viselkedik a dipólus
A dipólus viselkedése egy ilyen helyzet példáján látható. Két ponttöltés helyzete fix távolsági karakterrel rendelkezik egymáshoz képest. Egyenletes elektromos tér dipólusának körülményeibe helyezték őket. Észrevételeket tett a folyamattal kapcsolatban. A fizika (elektrodinamika) óráin ezt a fogalmat részletesen megvizsgálják. A mezőtől a töltésig az erők hatása történik:
F=±qE
Nagyságuk egyenlő, irányuk pedig ellentétes. A dipólusra ható összerő mutatója nulla. Mivel egy ilyen erő különböző pontokra hat, a teljes nyomaték a következő lesz:
M=Fa sin a=qEa sin a=pE sin a, ahol α a térerősségvektorokat és a dipólusmomentumvektorokat összekötő szög. Az erőnyomaték jelenléte miatt a rendszer dipólusmomentuma hajlamos visszatérni az elektromos térerősség vektorának irányába.
Az elektromos dipólus olyan fogalom, amelyet fontos tisztán megérteni. Bővebben az interneten olvashatsz róla. Szintén lehetfizikaórákon tanulni az iskolában a 10. osztályban, amint arról fentebb beszéltünk.
