Kapag nag-aaral ng physics sa grade 10, ang paksa ng mga dipoles ay isinasaalang-alang. Ano ang ibig sabihin ng konseptong ito at anong mga formula ang ginagamit para kalkulahin ito?
Introduction
Kung maglalagay ka ng dipole sa espasyo ng pare-parehong electric field, maaari mo itong irepresenta bilang mga linya ng puwersa. Ang dipole ay isang sistema kung saan mayroong dalawang singil na magkapareho sa mga parameter, ngunit ang mga ito ay magkasalungat na singil sa punto. Bukod dito, ang distansya sa pagitan ng mga ito ay magiging mas mababa kaysa sa distansya sa anumang punto ng dipole field. Ang konsepto ng dipole moment ay pinag-aralan sa kurso ng paaralan ng electrodynamics (Grade 10).
Ang axis ng dipole ay isang tuwid na linya na dumadaan sa mga punto ng parehong singil. Ang isang dipole arm ay isang vector na nag-uugnay sa isang singil at sa parehong oras ay napupunta mula sa mga particle na may negatibong charge hanggang sa mga particle na may positibong charge. Ang isang electric dipole ay nailalarawan sa pagkakaroon ng isang estado bilang isang dipole o electric moment.
By definition, ang dipole moment ay isang vector na ayon sa bilang ay katumbas ng produkto ng dipole charge at ng braso nito. Bukod dito, ito ay co-directed sa balikat ng dipole. Sa zero na pagkakapantay-pantay ng kabuuan ng mga puwersa, kinakalkula namin ang halaga ng sandali. Para sa anggulo na umiiral sa pagitan ng dipole moment atdireksyon ng electric field, ang pagkakaroon ng mekanikal na sandali ay katangian.
Kadalasan nahihirapan ang mga tao na kalkulahin ang modulus na kumikilos sa istraktura ng dipole. Dito kinakailangan na isaalang-alang ang mga kakaibang katangian ng pagkalkula ng anggulo na "Alpha". Ito ay kilala na ang dipole ay lumihis mula sa balanseng posisyon. Ngunit ang dipole moment mismo ay may nagpapanumbalik na karakter, dahil ito ay madalas na gumagalaw.
Mga Pagkalkula
Kapag ang dipole moment na ito ay inilagay sa medium ng isang hindi magkakatulad na electric field, isang puwersa ang hindi maiiwasang bumangon. Sa ganitong kapaligiran, ang mga tagapagpahiwatig ng kabuuan ng mga puwersa ay hindi magiging zero. Dahil dito, may mga puwersang kumikilos sa dipole moment na may point character. Ang laki ng dipole arm ay mas maliit.
Maaaring isulat ang formula na ganito: F=q (E2 - E1)=qdE, kung saan ang d ay ang electric field differential.
Hanapin ang mga katangian ng pisikal na konseptong pinag-aaralan
Tingnan pa natin ang paksa. Upang matukoy kung ano ang katangian ng electric field, kung ito ay nilikha gamit ang isang sistema ng mga singil at naisalokal sa isang maliit na espasyo, kinakailangan na gumawa ng isang bilang ng mga kalkulasyon. Ang isang halimbawa ay ipinakita ng mga atomo at molekula, na sa kanilang komposisyon ay may mga nuclei at electron na may kuryente.
Kung kinakailangang maghanap ng field sa layong mas malaki kaysa sa mga sukat na bumubuo sa lugar kung saan matatagpuan ang mga particle, gagamit kami ng ilang eksaktong formula na napakakumplikado. Posibleng gumamit ng mas simpletinatayang mga expression. Ipagpalagay natin na ang mga point set ng charge qk ay nakikibahagi sa paglikha ng electric field. Matatagpuan ang mga ito sa isang maliit na espasyo.
Upang maisagawa ang pagkalkula ng katangian na mayroon ang field, pinapayagang pagsamahin ang lahat ng mga singil ng system. Ang nasabing sistema ay itinuturing bilang isang point charge Q. Ang magnitude indicator ay ang kabuuan ng mga singil na nasa orihinal na system.
Lokasyon ng mga singil
Isipin natin na ang lokasyon ng pagsingil ay nakasaad sa anumang lugar kung saan matatagpuan ang system ng mga pagsingil qk. Kapag gumagawa ng mga pagbabago sa lokasyon, kung mayroon itong mga limitasyon na ipinahayag sa isang maliit na lugar, ang gayong impluwensya ay magiging bale-wala, halos hindi mahahalata sa larangan sa punto ng view. Sa loob ng mga limitasyon ng pagtatantya ng lakas at potensyal na mayroon ang electric field, ang mga pagpapasiya ay ginagawa gamit ang mga tradisyonal na formula.
Kapag ang kabuuan ng kabuuang singil ng system ay zero, ang mga parameter ng ipinahiwatig na pagtatantya ay magmumukhang magaspang. Nagbibigay ito ng dahilan upang tapusin na ang electric field ay wala lang. Kung kinakailangan upang makakuha ng mas tumpak na pagtatantya, kolektahin ang magkahiwalay na grupo ng mga positibo at negatibong singil ng system na isinasaalang-alang.
Sa kaso ng paglilipat ng kanilang mga "sentro" na nauugnay sa iba, ang mga parameter ng field sa naturang sistema ay maaaring ilarawan bilang isang field na may dalawang point charge, katumbas ng magnitude at magkasalungat sa sign. Ito ay nabanggit na sila ay displaced na may kaugnayan sa iba. MaghandogPara sa isang mas tumpak na paglalarawan ng sistema ng mga singil sa mga tuntunin ng mga parameter ng pagtatantya na ito, kakailanganing pag-aralan ang mga katangian ng isang dipole sa isang electric field.
Introduction of the term
Bumalik tayo sa kahulugan. Ang isang electric dipole ay ang kahulugan ng isang sistema na may dalawang puntong singil. Sila ay may parehong laki at magkasalungat na mga palatandaan. Bukod dito, ang mga naturang palatandaan ay matatagpuan sa maliliit na distansya na may kaugnayan sa iba pang mga palatandaan.
Maaari mong kalkulahin ang katangian ng proseso na nilikha sa pamamagitan ng isang dipole, at kinakatawan ito ng dalawang puntong singil: +q at −q, at matatagpuan ang mga ito sa layo na kamag-anak sa iba.
Pagkakasunod-sunod ng mga kalkulasyon
Magsimula tayo sa pamamagitan ng pagkalkula ng potensyal at intensity ng dipole sa axial surface nito. Ito ay isang tuwid na linya na tumatakbo sa pagitan ng dalawang pagsingil. Sa kondisyon na ang puntong A ay matatagpuan sa layo na katumbas ng r na nauugnay sa gitnang bahagi ng dipole, at kung ito ay r >> a, ayon sa prinsipyo ng superposisyon para sa potensyal ng patlang sa puntong ito, ito ay magiging makatwiran sa gamitin ang expression upang kalkulahin ang mga parameter ng electric dipole.
Ang magnitude ng strength vector ay kinakalkula sa pamamagitan ng prinsipyo ng superposition. Upang kalkulahin ang field strength, ang konsepto ng ratio ng potential at field strength ay ginagamit:
Ex=−Δφ /Δx.
Sa ilalim ng ganitong mga kundisyon, ang direksyon ng intensity vector ay ipinahiwatig nang longitudinal na nauugnay sa dipole axis. Upang kalkulahin ang modulus nito, naaangkop ang karaniwang formula.
Mahalagapaglilinaw
Dapat isaalang-alang na ang paghina ng electric dipole field ay nangyayari nang mas mabilis kaysa sa nakararanas ng point charge. Ang pagkabulok ng dipole field potential ay inversely proportional sa square ng distance, at ang field strength ay inversely proportional sa cube ng distance.
Gamit ang magkatulad, ngunit mas masalimuot na mga pamamaraan, ang mga parameter ng potensyal at lakas ng field ng dipole ay matatagpuan sa mga di-makatwirang punto, ang mga parameter ng posisyon ay tinutukoy gamit ang isang paraan ng pagkalkula bilang mga polar coordinates: ang distansya sa gitna ng electric dipole (r) at ang anggulo (θ).
Pagkalkula gamit ang tension vector
Ang konsepto ng intensity vector E ay nahahati sa dalawang puntos:
- Radial (Er), na nakadirekta sa longitudinal na direksyon na may kaugnayan sa tuwid na linya.
- Ang ganitong tuwid na linya ay nag-uugnay sa tinukoy na punto at sa gitna ng dipole na may patayo dito Eθ.
Ang agnas na ito ng bawat bahagi ay nakadirekta sa kurso ng pagbabago na nangyayari kasama ang lahat ng mga coordinate ng puntong dapat obserbahan. Mahahanap mo ito sa pamamagitan ng ratio na nag-uugnay sa mga indicator ng lakas ng field sa mga potensyal na pagbabago.
Paghanap ng bahagi ng vector sa lakas ng field, mahalagang itatag ang likas na katangian ng kaugnayan sa mga potensyal na pagbabago na magaganap dahil sa paglilipat ng punto ng pagmamasid sa direksyon ng mga vector.
Kalkulahin ang perpendikular na bahagi
Kapag tapos naPara sa pamamaraang ito, mahalagang isaalang-alang na ang expression para sa magnitude sa isang maliit na perpendicular displacement ay matutukoy sa pamamagitan ng pagbabago ng anggulo: Δl=rΔθ. Magiging pantay ang mga parameter ng magnitude para sa bahagi ng field na ito.
Kapag nakuha ang ratio, posibleng matukoy ang field ng electric dipole sa isang arbitrary point upang makabuo ng larawan na may mga linya ng puwersa ng field na ito.
Mahalagang isaalang-alang na ang lahat ng mga formula para sa pagtukoy ng potensyal at lakas ng field ng isang dipole ay gumagana lamang sa produkto ng mga halaga na mayroon ang isang dipole charge at ang distansya sa pagitan ng mga ito.
Dipole moment
Ang pamagat ng inilarawang gawain ay isang kumpletong paglalarawan ng uri ng elektrikal na mga katangian. May pangalan itong "dipole moment ng system".
Sa pamamagitan ng kahulugan ng isang dipole, na isang sistema ng mga point charge, malalaman na ito ay nailalarawan sa pagkakaroon ng axial symmetry, kapag ang axis ay isang tuwid na linya na dumadaan sa ilang mga singil.
Upang itakda ang buong katangian ng dipole, ipahiwatig ang direksyon ng oryentasyon na mayroon ang axis. Para sa pagiging simple ng mga kalkulasyon, maaaring tukuyin ang dipole moment vector. Ang halaga ng magnitude nito ay katumbas ng magnitude ng dipole moment, at ang vector ng direksyon ay naiiba sa pagkakaisa nito at sa axis ng dipole. Kaya, p=qa kung a ay ang direksyon ng vector na nag-uugnay sa mga negatibo at positibong singil ng dipole.
Ang paggamit ng gayong katangian ng dipole ay maginhawa at ginagawang posible sa karamihan ng mga kaso na pasimplehin ang formula at bigyan ito ng anyovector. Ang paglalarawan ng potensyal ng dipole field sa isang punto ng isang arbitrary na direksyon ay nakasulat sa anyo ng isang vector.
Ang pagpapakilala ng mga konsepto tulad ng katangian ng vector ng isang dipole at ang dipole moment nito ay maaaring isagawa gamit ang isang pinasimpleng modelo − isang point charge sa isang pare-parehong field, na kinabibilangan ng isang sistema ng mga singil, na ang mga geometric na dimensyon ay ginagawa hindi kailangang isaalang-alang, ngunit mahalagang malaman ang dipole moment. Ito ay isang kinakailangan para sa pagsasagawa ng mga kalkulasyon.
Paano kumikilos ang isang dipole
Ang pag-uugali ng isang dipole ay makikita sa halimbawa ng ganitong sitwasyon. Ang posisyon ng dalawang point charge ay may nakapirming katangian ng distansya na may kaugnayan sa isa't isa. Ang mga ito ay inilagay sa mga kondisyon ng isang dipole ng isang pare-parehong electric field. Gumawa ng mga obserbasyon sa proseso. Sa mga aralin ng pisika (electrodynamics), ang konseptong ito ay isinasaalang-alang nang detalyado. Mula sa field hanggang sa pagsingil, ang aksyon ng mga puwersa ay isinasagawa:
F=±qE
Pantay sila sa magnitude at magkasalungat sa direksyon. Ang tagapagpahiwatig ng kabuuang puwersa na kumikilos sa dipole ay zero. Dahil may epekto ang naturang puwersa sa iba't ibang punto, ang kabuuang sandali ay magiging:
M=Fa sin a=qEa sin a=pE sin a
na ang α ay ang anggulong nagkokonekta sa mga field strength vector at mga dipole moment vector. Dahil sa pagkakaroon ng force moment, ang dipole moment ng system ay may posibilidad na bumalik sa mga direksyon ng electric field strength vector.
Ang Electric dipole ay isang konsepto na mahalagang maunawaan nang malinaw. Maaari mong basahin ang higit pa tungkol dito sa Internet. Pwede rinupang mag-aral sa mga aralin sa pisika sa paaralan sa grade 10, gaya ng napag-usapan natin sa itaas.
