Quando si studia fisica al 10° anno, viene considerato il tema dei dipoli. Cosa significa questo concetto e quali formule vengono utilizzate per calcolarlo?
Introduzione
Se metti un dipolo nello spazio di un campo elettrico uniforme, puoi rappresentarlo come linee di forza. Un dipolo è un sistema in cui ci sono due cariche identiche nei parametri, ma sono cariche puntiformi opposte. Inoltre, la distanza tra loro sarà molto inferiore alla distanza da qualsiasi punto del campo di dipolo. Il concetto di momento di dipolo viene studiato nel corso scolastico di elettrodinamica (Grado 10).
L'asse del dipolo è una retta che passa per i punti di entrambe le cariche. Un braccio dipolo è un vettore che collega una carica e allo stesso tempo passa da particelle con carica negativa a particelle con carica positiva. Un dipolo elettrico è caratterizzato dalla presenza di uno stato come un dipolo o momento elettrico.
Per definizione, un momento di dipolo è un vettore che è numericamente uguale al prodotto della carica di dipolo e del suo braccio. Inoltre, è co-diretto con la spalla del dipolo. A zero uguaglianza della somma delle forze, calcoliamo il valore del momento. Per l'angolo che esiste tra il momento di dipolo edirezionalità del campo elettrico, caratteristica è la presenza di un momento meccanico.
Spesso le persone hanno difficoltà a calcolare il modulo che agisce sulla struttura del dipolo. Qui è necessario tenere conto delle peculiarità del calcolo dell'angolo "Alfa". È noto che il dipolo devia dalla posizione di equilibrio. Ma il momento di dipolo stesso ha un carattere riparatore, poiché tende ad essere in movimento.
Calcoli
Quando questo momento di dipolo è posto nel mezzo di un campo elettrico disomogeneo, sorge inevitabilmente una forza. In un tale ambiente, gli indicatori della somma delle forze non saranno zero. Di conseguenza, ci sono forze che agiscono sul momento di dipolo con un carattere puntiforme. La dimensione del braccio del dipolo è molto più piccola.
La formula può essere scritta in questo modo: F=q (E2 - E1)=qdE, dove d è il differenziale del campo elettrico.
Cerca le caratteristiche del concetto fisico oggetto di studio
Esaminiamo ulteriormente l'argomento. Per determinare qual è la caratteristica del campo elettrico, se è creato utilizzando un sistema di cariche e localizzato in uno spazio ridotto, è necessario effettuare una serie di calcoli. Un esempio è rappresentato da atomi e molecole, che nella loro composizione hanno nuclei ed elettroni caricati elettricamente.
Se è necessario cercare un campo a una distanza maggiore delle dimensioni che compongono l'area in cui si trovano le particelle, utilizzeremo una serie di formule esatte molto complesse. È possibile utilizzare più sempliceespressioni approssimative. Assumiamo che gli insiemi puntiformi di cariche qk prendano parte alla creazione del campo elettrico. Si trovano in un piccolo spazio.
Per eseguire il calcolo della caratteristica che ha il campo, è consentito combinare tutti gli addebiti del sistema. Tale sistema è considerato come una carica puntiforme Q. Gli indicatori di magnitudo saranno la somma delle cariche che erano nel sistema originale.
Posizione degli addebiti
Supponiamo che l'ubicazione della carica sia indicata in qualsiasi luogo in cui si trovi il sistema delle cariche qk. Quando si apportano modifiche alla location, se questa ha dei limiti espressi in una piccola area, tale influenza sarà trascurabile, quasi impercettibile dal punto di vista del campo. Entro tali limiti di approssimazione della forza e del potenziale che ha il campo elettrico, le determinazioni vengono effettuate utilizzando formule tradizionali.
Quando la somma della carica totale del sistema è zero, i parametri dell'approssimazione indicata appariranno approssimativi. Questo dà motivo di concludere che il campo elettrico è semplicemente assente. Se è necessario ottenere un'approssimazione più accurata, raccogliere mentalmente gruppi separati di cariche positive e negative del sistema considerato.
Nel caso di spostamento dei loro "centri" rispetto ad altri, i parametri di campo in un tale sistema possono essere descritti come un campo che ha due cariche puntiformi, uguali in grandezza e opposte nel segno. Si noti che sono spostati rispetto agli altri. FornirePer una più accurata caratterizzazione del sistema di cariche in termini di parametri di questa approssimazione, sarà necessario studiare le proprietà di un dipolo in un campo elettrico.
Introduzione del termine
Torniamo alla definizione. Un dipolo elettrico è la definizione di un sistema che ha due cariche puntiformi. Hanno la stessa dimensione e segni opposti. Inoltre, tali segnali si trovano a piccole distanze rispetto ad altri segnali.
Puoi calcolare la caratteristica del processo che si crea per mezzo di un dipolo, ed è rappresentato da due cariche puntiformi: +q e −q, e si trovano ad una distanza a rispetto alle altre.
Sequenza di calcoli
Iniziamo calcolando il potenziale e l'intensità che il dipolo ha sulla sua superficie assiale. Questa è una linea retta che corre tra due cariche. Posto che il punto A si trovi ad una distanza pari ad r rispetto alla parte centrale del dipolo, e se è r >> a, secondo il principio di sovrapposizione del potenziale di campo a questo punto, sarà razionale utilizzare l'espressione per calcolare i parametri del dipolo elettrico.
La grandezza del vettore di forza è calcolata in base al principio della sovrapposizione. Per calcolare l'intensità di campo, viene utilizzato il concetto del rapporto tra potenziale e intensità di campo:
MIx=−Δφ /Δx.
In tali condizioni, la direzione del vettore di intensità è indicata longitudinalmente rispetto all'asse del dipolo. Per calcolarne il modulo è applicabile la formula standard.
Importantechiarimenti
Va tenuto presente che l'indebolimento del campo del dipolo elettrico si verifica più velocemente di quanto non subisca una carica puntiforme. Il decadimento del potenziale di campo del dipolo è inversamente proporzionale al quadrato della distanza e l'intensità del campo è inversamente proporzionale al cubo della distanza.
Utilizzando metodi simili, ma più ingombranti, i parametri del potenziale e dell'intensità di campo del dipolo si trovano in punti arbitrari, i cui parametri di posizione sono determinati utilizzando un metodo di calcolo come le coordinate polari: la distanza dal centro del dipolo elettrico (r) e dell'angolo (θ).
Calcolo usando il vettore di tensione
Il concetto del vettore di intensità E è diviso in due punti:
- Radiale (MIr), che è diretto nella direzione longitudinale rispetto alla linea retta.
- Una tale retta collega il punto specificato e il centro del dipolo con la perpendicolare ad esso Eθ.
Questa scomposizione di ogni componente è diretta lungo il corso del cambiamento che si verifica con tutte le coordinate del punto da osservare. Puoi trovarlo dal rapporto che mette in relazione gli indicatori di intensità di campo con potenziali modifiche.
Trovando la componente del vettore all'intensità del campo, è importante stabilire la natura della relazione nei potenziali cambiamenti che si verificano a causa dello spostamento del punto di osservazione nella direzione dei vettori.
Calcola la componente perpendicolare
Al terminePer questa procedura, è importante tenere conto del fatto che l'espressione della magnitudine a un piccolo spostamento perpendicolare sarà determinata modificando l'angolo: Δl=rΔθ. I parametri della magnitudine per questa componente del campo saranno uguali.
Ottenuto il rapporto, è possibile determinare il campo del dipolo elettrico in un punto arbitrario per costruire un'immagine con le linee di forza di questo campo.
È importante considerare che tutte le formule per determinare il potenziale e l'intensità di campo di un dipolo funzionano solo sul prodotto dei valori che ha una carica di dipolo e la distanza tra di loro.
Momento di dipolo
Il titolo dell'opera descritta è una descrizione completa del tipo elettrico degli immobili. Ha il nome di "momento di dipolo del sistema".
Per definizione di dipolo, che è un sistema di cariche puntiformi, si può rilevare che è caratterizzato dalla presenza di simmetria assiale, quando l'asse è una retta passante per più cariche.
Per impostare la caratteristica completa del dipolo, indicare la direzione di orientamento che ha l'asse. Per semplicità di calcolo, è possibile specificare il vettore del momento di dipolo. Il valore della sua grandezza è uguale alla grandezza del momento di dipolo e il vettore di direzione differisce per la coincidenza di esso e dell'asse del dipolo. Quindi, p=qa se a è la direzione del vettore che collega le cariche negative e positive del dipolo.
L'uso di tale caratteristica del dipolo è conveniente e consente nella maggior parte dei casi di semplificare la formula e dargli la formavettore. La descrizione del potenziale del campo di dipolo in un punto di una direzione arbitraria è scritta sotto forma di vettore.
L'introduzione di concetti come il vettore caratteristico di un dipolo e il suo momento di dipolo può essere eseguita utilizzando un modello semplificato: una carica puntiforme in un campo uniforme, che include un sistema di cariche le cui dimensioni geometriche non deve essere preso in considerazione, ma è importante conoscere il momento di dipolo. Questo è un prerequisito per eseguire i calcoli.
Come si comporta un dipolo
Il comportamento di un dipolo può essere visto nell'esempio di una tale situazione. La posizione di due cariche puntiformi ha un carattere fisso di distanza l'una rispetto all' altra. Sono stati posti nelle condizioni di un dipolo di un campo elettrico uniforme. Osservazioni fatte sul processo. Nelle lezioni di fisica (elettrodinamica), questo concetto è considerato in dettaglio. Dal campo alla carica si compie l'azione delle forze:
FA=±qE
Sono uguali in grandezza e opposte nella direzione. L'indicatore della forza totale che agisce sul dipolo è zero. Poiché una tale forza ha effetto su vari punti, il momento totale sarà:
M=Fa sin a=qEa sin a=pE sin a
dove α è l'angolo che collega i vettori di intensità di campo e i vettori di momento di dipolo. A causa della presenza di un momento di forza, il momento di dipolo del sistema tende a ritornare nelle direzioni del vettore di intensità del campo elettrico.
Il dipolo elettrico è un concetto importante da capire chiaramente. Puoi leggere di più su Internet. Inoltre puòstudiare nelle lezioni di fisica a scuola nel grado 10, come abbiamo detto sopra.
