10.sınıfta fizik çalışırken dipol konusu düşünülür. Bu kavram ne anlama geliyor ve hesaplamak için hangi formüller kullanılıyor?
Giriş
Tekdüze bir elektrik alanının uzayına bir dipol yerleştirirseniz, onu kuvvet çizgileri olarak gösterebilirsiniz. Dipol, parametrelerde aynı olan ancak zıt nokta yükleri olan iki yükün bulunduğu bir sistemdir. Ayrıca, aralarındaki mesafe, dipol alanının herhangi bir noktasına olan mesafeden çok daha az olacaktır. Dipol moment kavramı, elektrodinamik okul dersinde (10. sınıf) incelenir.
Dipolün ekseni, her iki yükün noktalarından geçen düz bir çizgidir. Dipol kolu, bir yükü birbirine bağlayan ve aynı zamanda negatif yüklü parçacıklardan pozitif yüklü parçacıklara giden bir vektördür. Bir elektrik dipol, bir dipol veya elektrik momenti gibi bir durumun varlığı ile karakterize edilir.
Tanım olarak, bir dipol momenti, dipol yükü ve kolunun çarpımına sayısal olarak eşit olan bir vektördür. Ayrıca dipolün omzu ile birlikte yönlendirilir. Kuvvetlerin toplamının sıfır eşitliğinde, anın değerini hesaplıyoruz. Dipol momenti ile dipol momenti arasındaki açı içinelektrik alanının yönlülüğü, mekanik bir momentin varlığı karakteristiktir.
Genellikle insanlar dipol yapısına etki eden modülü hesaplamayı zor bulur. Burada "Alfa" açısını hesaplamanın özelliklerini dikkate almak gerekir. Dipolün dengeli konumdan saptığı bilinmektedir. Ancak, hareket halinde olma eğiliminde olduğu için, dipol momentinin kendisi de bir onarıcı karaktere sahiptir.
Hesaplamalar
Bu dipol momenti homojen olmayan bir elektrik alanının ortamına yerleştirildiğinde, kaçınılmaz olarak bir kuvvet ortaya çıkar. Böyle bir ortamda kuvvetlerin toplamının göstergeleri sıfır olmayacaktır. Sonuç olarak, dipol momentine etki eden nokta karakterli kuvvetler vardır. Dipol kolunun boyutu çok daha küçüktür.
Formül şu şekilde yazılabilir: F=q (E2 - E1)=qdE, burada d elektrik alan farkıdır.
Çalışılan fiziksel kavramın özelliklerini arayın
Konuya biraz daha bakalım. Elektrik alanın özelliğinin ne olduğunu belirlemek için, bir yükler sistemi kullanılarak oluşturulmuş ve küçük bir alanda lokalize edilmişse, bir takım hesaplamalar yapmak gerekir. Bir örnek, bileşimlerinde elektrik yüklü çekirdeklere ve elektronlara sahip olan atomlar ve moleküller tarafından sunulmaktadır.
Parçacıkların bulunduğu alanı oluşturan boyutlardan daha büyük bir mesafede bir alan aramak gerekirse, oldukça karmaşık bir dizi kesin formül kullanacağız. daha basit kullanılabiliryaklaşık ifadeler. qk nokta yük kümelerinin elektrik alanının oluşumunda yer aldığını varsayalım. Küçük bir alanda bulunurlar.
Alanın sahip olduğu özelliğin hesaplanmasını gerçekleştirmek için sistemin tüm yüklerini birleştirmesine izin verilir. Böyle bir sistem Q nokta yükü olarak kabul edilir. Büyüklük göstergeleri, orijinal sistemdeki yüklerin toplamı olacaktır.
Yüklemelerin yeri
Yüklemenin yerinin, qk ücret sisteminin bulunduğu herhangi bir yerde gösterildiğini düşünelim. Konumda değişiklik yaparken, küçük bir alanda ifade edilen sınırları varsa, böyle bir etki göz ardı edilebilir, bakış açısından saha için neredeyse algılanamaz. Elektrik alanının sahip olduğu bu tür yaklaşıklık ve potansiyel sınırları içinde, geleneksel formüller kullanılarak belirlemeler yapılır.
Sistemin toplam yükünün toplamı sıfır olduğunda, belirtilen yaklaşıklığın parametreleri kaba görünecektir. Bu, elektrik alanının basitçe olmadığı sonucuna varmak için sebep verir. Daha doğru bir tahmin elde etmek gerekirse, düşünülen sistemin pozitif ve negatif yüklerinden oluşan ayrı grupları zihinsel olarak toplayın.
Diğerlerine göre "merkezlerinin" yer değiştirmesi durumunda, böyle bir sistemdeki alan parametreleri, büyüklük olarak eşit ve işaret olarak zıt iki nokta yüküne sahip bir alan olarak tanımlanabilir. Diğerlerine göre yerinden edildikleri belirtilmektedir. SağlamakBu yaklaşımın parametreleri açısından yükler sisteminin daha doğru bir karakterizasyonu için, bir elektrik alanındaki bir dipolün özelliklerini incelemek gerekli olacaktır.
Terimin tanıtımı
Tanıma geri dönelim. Bir elektrik dipol, iki nokta yükü olan bir sistemin tanımıdır. Aynı boyuta ve zıt işaretlere sahiptirler. Ayrıca, bu tür işaretler diğer işaretlere göre küçük mesafelerde bulunur.
Bir dipol vasıtasıyla oluşturulan sürecin karakteristiğini hesaplayabilirsiniz ve bu iki nokta yük ile temsil edilir: +q ve −q ve bunlar diğerlerine göre a mesafesinde bulunurlar.
Hesaplama sırası
Dipolün eksenel yüzeyinde sahip olduğu potansiyeli ve yoğunluğu hesaplayarak başlayalım. Bu, iki yük arasında uzanan düz bir çizgidir. A noktasının dipolün orta kısmına göre r'ye eşit uzaklıkta olması ve r >>a olması koşuluyla, bu noktadaki alan potansiyelinin süperpozisyon ilkesine göre, elektrik dipolün parametrelerini hesaplamak için ifadeyi kullanın.
Güç vektörünün büyüklüğü, süperpozisyon ilkesiyle hesaplanır. Alan gücünü hesaplamak için, potansiyel ve alan kuvveti oranı kavramı kullanılır:
Ex=−Δφ /Δx.
Bu koşullar altında, yoğunluk vektörünün yönü, dipol eksenine göre uzunlamasına olarak gösterilir. Modülünü hesaplamak için standart formül uygulanabilir.
Önemliaçıklamalar
Elektrik dipol alanının zayıflamasının, bir nokta yükü deneyimlediğinden daha hızlı gerçekleştiği dikkate alınmalıdır. Dipol alan potansiyelinin azalması, uzaklığın karesi ile ters orantılıdır ve alan kuvveti, uzaklığın küpü ile ters orantılıdır.
Benzer, ancak daha hantal yöntemler kullanılarak, dipolün potansiyel ve alan kuvveti parametreleri, konum parametreleri kutupsal koordinatlar gibi bir hesaplama yöntemi kullanılarak belirlenen rastgele noktalarda bulunur: elektrik dipolün merkezi (r) ve açı (θ).
Gerginlik vektörünü kullanarak hesaplama
Yoğunluk vektörü E kavramı iki noktaya ayrılmıştır:
- Düz çizgiye göre uzunlamasına yönde yönlendirilen Radyal (Er).
- Böyle bir düz çizgi, belirtilen noktayı ve dipolün merkezini ona dik olanla birleştirir Eθ.
Her bileşenin bu ayrışması, gözlemlenecek noktanın tüm koordinatlarında meydana gelen değişimin seyri boyunca yönlendirilir. Alan gücü göstergelerini olası değişikliklerle ilişkilendiren orana göre bulabilirsiniz.
Alan kuvvetinde vektör bileşenini bulmak, gözlem noktasının vektörler yönünde yer değiştirmesinden dolayı meydana gelen potansiyel değişikliklerdeki ilişkinin doğasını belirlemek önemlidir.
Dik bileşeni hesaplayın
BittiğindeBu prosedür için, küçük bir dik yer değiştirmedeki büyüklük ifadesinin açı değiştirilerek belirleneceğini hesaba katmak önemlidir: Δl=rΔθ. Bu alan bileşeni için büyüklük parametreleri eşit olacaktır.
Oranı elde ettikten sonra, bu alanın kuvvet çizgileriyle bir resim oluşturmak için keyfi bir noktada elektrik dipol alanını belirlemek mümkündür.
Bir dipolün potansiyelini ve alan gücünü belirlemeye yönelik tüm formüllerin yalnızca bir dipol yükünün sahip olduğu değerlerin ve aralarındaki mesafenin çarpımı üzerinde çalıştığını düşünmek önemlidir.
Dipol anı
Açıklanan çalışmanın başlığı, elektriksel özelliklerin tam bir açıklamasıdır. "Sistemin dipol momenti" ismine sahiptir.
Bir nokta yükler sistemi olan bir dipolün tanımıyla, eksen birkaç yükten geçen düz bir çizgi olduğunda, eksenel simetrinin varlığı ile karakterize edildiği bulunabilir.
Dipolün tüm karakteristiğini ayarlamak için eksenin sahip olduğu oryantasyon yönünü belirtin. Hesaplamaların basitliği için dipol moment vektörü belirtilebilir. Büyüklüğünün değeri, dipol momentinin büyüklüğüne eşittir ve yön vektörü, bunun çakışması ve dipol ekseni ile farklılık gösterir. Yani, eğer a dipolün negatif ve pozitif yüklerini birleştiren vektörün yönü ise p=qa.
Dipolün böyle bir özelliğinin kullanılması uygundur ve çoğu durumda formülü basitleştirmeyi ve ona form vermeyi mümkün kılar.vektör. İsteğe bağlı bir yöndeki bir noktada dipol alanının potansiyelinin açıklaması bir vektör şeklinde yazılır.
Dipolün vektör karakteristiği ve dipol momenti gibi kavramların tanıtılması, basitleştirilmiş bir model kullanılarak gerçekleştirilebilir - tek biçimli bir alandaki bir nokta yük, geometrik boyutları birbirine yakın olan bir yükler sistemi içerir. dikkate alınması gerekmez, ancak dipol momentini bilmek önemlidir. Bu, hesaplama yapmak için bir ön koşuldur.
Bir dipol nasıl davranır
Bir dipolün davranışı böyle bir durum örneğinde görülebilir. İki nokta yükünün konumu, birbirine göre sabit bir mesafe karakterine sahiptir. Düzgün bir elektrik alanının dipolü koşullarına yerleştirildiler. Süreçle ilgili gözlemler yaptı. Fizik derslerinde (elektrodinamik) bu kavram ayrıntılı olarak ele alınır. Alandan şarja, kuvvetlerin eylemi gerçekleştirilir:
F=±qE
Büyüklükleri eşittir ve yönleri zıttır. Dipol üzerine etkiyen toplam kuvvetin göstergesi sıfırdır. Böyle bir kuvvetin çeşitli noktalar üzerinde etkisi olduğundan, toplam moment:
M=Fa sin a=qEa sin a=pE sin a
ile α, alan kuvveti vektörlerini ve dipol moment vektörlerini birleştiren açıdır. Bir kuvvet momentinin varlığından dolayı, sistemin dipol momenti, elektrik alan şiddeti vektörünün yönlerine dönme eğilimindedir.
Elektrik dipol açıkça anlaşılması önemli bir kavramdır. Bununla ilgili daha fazla bilgiyi internette okuyabilirsiniz. Ayrıca olabiliryukarıda bahsettiğimiz gibi, 10. sınıfta okulda fizik derslerine çalışmak.
