Prilikom učenja fizike u 10. razredu razmatra se tema dipola. Šta ovaj koncept znači i koje formule se koriste za izračunavanje?
Uvod
Ako postavite dipol u prostor jednolikog električnog polja, možete ga predstaviti kao linije sile. Dipol je sistem u kojem postoje dva naelektrisanja koja su identična po parametrima, ali su suprotna tačkasta naelektrisanja. Štoviše, udaljenost između njih bit će mnogo manja od udaljenosti do bilo koje točke dipolnog polja. Koncept dipolnog momenta izučava se u školskom kursu elektrodinamike (10. razred).
Osa dipola je prava linija koja prolazi kroz tačke oba naelektrisanja. Dipol krak je vektor koji povezuje naboj i istovremeno ide od negativno nabijenih čestica do pozitivno nabijenih čestica. Električni dipol karakterizira prisustvo takvog stanja kao što je dipol ili električni moment.
Po definiciji, dipolni moment je vektor koji je numerički jednak proizvodu dipolnog naboja i njegovog kraka. Štaviše, ko-usmjeren je sa ramenom dipola. Kod nulte jednakosti zbira sila izračunavamo vrijednost momenta. Za ugao koji postoji između dipolnog momenta iusmjerenost električnog polja, karakteristično je prisustvo mehaničkog momenta.
Često je ljudima teško izračunati modul koji djeluje na dipolnu strukturu. Ovdje je potrebno uzeti u obzir posebnosti izračunavanja ugla "Alpha". Poznato je da dipol odstupa od uravnoteženog položaja. Ali sam dipolni moment ima obnavljajući karakter, jer teži da bude u pokretu.
Izračuni
Kada se ovaj dipolni moment stavi u medij nehomogenog električnog polja, neizbježno nastaje sila. U takvom okruženju pokazatelji zbira sila neće biti nula. Posljedično, postoje sile koje djeluju na dipolni moment s tačkastim karakterom. Veličina dipolnog kraka je mnogo manja.
Formula se može napisati ovako: F=q (E2 - E1)=qdE, gdje je d diferencijal električnog polja.
Tražite karakteristike fizičkog koncepta koji se proučava
Pogledajmo temu dalje. Da bi se utvrdilo koja je karakteristika električnog polja, ako je ono stvoreno pomoću sistema naelektrisanja i lokalizovano na malom prostoru, potrebno je izvršiti niz proračuna. Primjer su atomi i molekuli, koji u svom sastavu imaju električno nabijena jezgra i elektrone.
Ako je potrebno tražiti polje na udaljenosti većoj od dimenzija koje čine područje na kojem se nalaze čestice, koristićemo brojne egzaktne formule koje su veoma složene. Moguće je koristiti i jednostavnijepribližni izrazi. Pretpostavimo da u stvaranju električnog polja učestvuju tačkasti skupovi naelektrisanja qk. Nalaze se u malom prostoru.
Za izračun karakteristike koju polje ima, dozvoljeno je kombinovati sva naelektrisanja sistema. Takav sistem se smatra tačkastim naelektrisanjem Q. Indikatori veličine će biti zbir naelektrisanja koji su bili u originalnom sistemu.
Lokacija punjenja
Zamislimo da je lokacija punjenja naznačena na bilo kojem mjestu gdje se nalazi sistem naplate qk. Prilikom izmjena lokacije, ako ima granice izražene na malom prostoru, takav utjecaj će biti zanemariv, gotovo neprimjetan za polje sa gledišta. U takvim granicama aproksimacije snage i potencijala koje ima električno polje, određivanja se vrše korištenjem tradicionalnih formula.
Kada je zbir ukupnog naelektrisanja sistema nula, parametri naznačene aproksimacije će izgledati grubo. Ovo daje razlog za zaključak da električno polje jednostavno nema. Ako je potrebno da se dobije tačnija aproksimacija, mentalno prikupiti odvojene grupe pozitivnih i negativnih naelektrisanja sistema koji se razmatra.
U slučaju pomeranja njihovih "centara" u odnosu na druge, parametri polja u takvom sistemu se mogu opisati kao polje koje ima dva tačkasta naboja, jednaka po veličini i suprotnog predznaka. Primjećuje se da su oni raseljeni u odnosu na druge. Da obezbediZa precizniju karakterizaciju sistema naelektrisanja u smislu parametara ove aproksimacije, biće potrebno proučiti svojstva dipola u električnom polju.
Uvod pojma
Vratimo se na definiciju. Električni dipol je definicija sistema koji ima dva tačkastog naboja. Imaju istu veličinu i suprotne znakove. Štaviše, takvi znakovi se nalaze na malim udaljenostima u odnosu na druge znakove.
Možete izračunati karakteristiku procesa koji se stvara pomoću dipola, a predstavljen je sa dva tačkasta naboja: +q i −q, a nalaze se na udaljenosti a u odnosu na ostale.
Slijed obračuna
Počnimo s izračunavanjem potencijala i intenziteta koji dipol ima na svojoj aksijalnoj površini. Ovo je prava linija koja se proteže između dva naboja. Pod uslovom da se tačka A nalazi na udaljenosti koja je jednaka r u odnosu na centralni deo dipola, i ako je r >> a, prema principu superpozicije za potencijal polja u ovoj tački, biće racionalno da se koristite izraz za izračunavanje parametara električnog dipola.
Veličina vektora jačine se izračunava po principu superpozicije. Za izračunavanje jačine polja koristi se koncept omjera potencijala i jačine polja:
Ex=−Δφ /Δx.
Pod takvim uslovima, smer 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 dešava brže nego što ono doživljava tačkasto naelektrisanje. Opadanje potencijala dipolnog polja je obrnuto proporcionalno kvadratu udaljenosti, a jačina polja je obrnuto proporcionalna kocki udaljenosti.
Upotrebom sličnih, ali glomaznijih metoda, parametri potencijala i jačine polja dipola nalaze se u proizvoljnim tačkama, čiji se parametri položaja određuju pomoću metode proračuna kao što su polarne koordinate: udaljenost do centar električnog dipola (r) i ugao (θ).
Izračunavanje pomoću vektora napetosti
Koncept vektora intenziteta E podijeljen je na dvije tačke:
- Radijalno (Er), koji je usmjeren u uzdužnom smjeru u odnosu na pravu liniju.
- Takva prava linija povezuje navedenu tačku i centar dipola sa okomitom na nju Eθ.
Ova dekompozicija svake komponente je usmjerena duž toka promjene koja se dešava sa svim koordinatama tačke koja se promatra. Možete ga pronaći po omjeru koji povezuje indikatore jačine polja sa potencijalnim modifikacijama.
Pronalazeći vektorsku komponentu na jačini polja, važno je utvrditi prirodu odnosa u potencijalnim promjenama koje nastaju zbog pomaka tačke posmatranja 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 ugla: Δl=rΔθ. Parametri veličine za ovu komponentu polja će biti jednaki.
Kada se dobije omjer, moguće je odrediti polje električnog dipola u proizvoljnoj tački kako bi se izgradila slika sa linijama sile ovog polja.
Važno je uzeti u obzir da sve formule za određivanje potencijala i jačine polja dipola djeluju samo na umnošku vrijednosti koje ima jedno dipolno punjenje i udaljenosti između njih.
Dipolni moment
Naslov opisanog rada je potpuni opis električnog tipa svojstva. Ima naziv "dipolni moment sistema".
Po definiciji dipola, koji je sistem tačkastih naelektrisanja, može se saznati da ga karakteriše prisustvo aksijalne simetrije, kada je os prava linija koja prolazi kroz nekoliko naelektrisanja.
Da biste postavili punu karakteristiku dipola, označite smjer orijentacije koji ima os. Radi jednostavnosti proračuna, vektor dipolnog momenta se može specificirati. Vrijednost njegove veličine jednaka je veličini dipolnog momenta, a vektor smjera se razlikuje po podudarnosti njega i ose dipola. Dakle, p=qa ako je a smjer vektora koji povezuje negativni i pozitivni naboj dipola.
Upotreba takve karakteristike dipola je zgodna i omogućava u većini slučajeva da se formula pojednostavi i da joj se da oblikvektor. Opis potencijala dipolnog polja u tački proizvoljnog smjera napisan je u obliku vektora.
Uvođenje takvih koncepata kao što su vektorska karakteristika dipola i njegovog dipolnog momenta može se izvesti korištenjem pojednostavljenog modela − tačkastog naboja u uniformnom polju, koji uključuje sistem naboja čije geometrijske dimenzije odgovaraju ne mora se uzeti u obzir, ali je važno znati dipolni moment. Ovo je preduslov za izvođenje proračuna.
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 uslove dipola jednolikog električnog polja. Napravio zapažanja o procesu. U nastavi fizike (elektrodinamike) ovaj koncept se detaljno razmatra. Od polja do naboja vrši se djelovanje sila:
F=±qE
Oni su jednaki po veličini i suprotni u smjeru. Pokazatelj ukupne sile koja djeluje na dipol je nula. Budući da takva sila djeluje na različite tačke, ukupan trenutak će biti:
M=Fa sin a=qEa sin a=pE sin a
gde je α ugao koji povezuje vektore jačine polja i vektore dipolnog momenta. Zbog prisustva momenta sile, dipolni moment sistema teži da se vrati u smjeru vektora jakosti električnog polja.
Električni dipol je koncept koji je važno jasno razumjeti. Više o tome možete pročitati na internetu. Takođe možeda učim na časovima fizike u školi u 10. razredu, kao što smo pričali gore.
