10-класста физиканы окуганда диполдор темасы каралат. Бул түшүнүк эмнени билдирет жана аны эсептөө үчүн кандай формулалар колдонулат?
Кириш
Эгер сиз дипольду бирдиктүү электр талаасынын мейкиндигине жайгаштырсаңыз, аны күч сызыктары катары көрсөтө аласыз. Диполь - бул параметрлери боюнча бирдей болгон эки заряд бар система, бирок алар карама-каршы чекиттик заряддар. Мындан тышкары, алардын ортосундагы аралык диполь талаасынын каалаган чекитине чейинки аралыктан алда канча аз болот. Диполь моментинин түшүнүгү мектептик электродинамика курсунда (10-класс) окулат.
Диполдун огу эки заряддын чекиттеринен өткөн түз сызык. Диполдук кол – зарядды бириктирүүчү жана ошол эле учурда терс заряддуу бөлүкчөлөрдөн оң заряддуу бөлүкчөлөргө өтүүчү вектор. Электрдик диполь диполь же электр моменти сыяктуу абалдын болушу менен мүнөздөлөт.
Аныктама боюнча, диполь моменти диполь зарядынын жана анын колунун көбөйтүндүсүнө сан жагынан барабар болгон вектор. Мындан тышкары, ал диполдун ийни менен бирге багытталган. Күчтөрдүн суммасынын нөл теңдигинде, моменттин маанисин эсептейбиз. Диполь моменти менен ортосунда болгон бурч үчүнэлектр талаасынын багыттуулугу, механикалык моменттин болушу мүнөздүү.
Көбүнчө адамдарга диполдук түзүлүшкө таасир этүүчү модулду эсептөө кыйынга турат. Бул жерде "Альфа" бурчун эсептөөнүн өзгөчөлүктөрүн эске алуу зарыл. Диполь тең салмактуу абалдан четтей турганы белгилүү. Бирок диполдук моменттин өзү калыбына келтирүүчү мүнөзгө ээ, анткени ал кыймылда болот.
Эсептөөлөр
Бул диполь моменти бир тектүү эмес электр талаасынын чөйрөсүнө коюлганда сөзсүз түрдө күч пайда болот. Мындай шартта күчтөрдүн суммасынын көрсөткүчтөрү нөлгө барабар болбойт. Демек, чекиттик мүнөздөгү диполдук моментке таасир этүүчү күчтөр бар. Диполдук колдун көлөмү бир топ кичине.
Формуланы төмөнкүдөй жазса болот: F=q (E2 - E1)=qdE, мында d - электр талаасынын дифференциалы.
Изилденип жаткан физикалык түшүнүктүн мүнөздөмөлөрүн издөө
Келгиле, теманы андан ары карайлы. Электр талаасынын өзгөчөлүгү эмнеде экенин аныктоо үчүн, эгерде ал заряддар системасы аркылуу түзүлүп, кичинекей мейкиндикте локализацияланса, бир катар эсептөөлөрдү жүргүзүү керек. Мисалы, атомдор жана молекулалар, алардын курамында электрдик заряддуу ядролор жана электрондор берилген.
Эгер бөлүкчөлөр жайгашкан аймакты түзгөн өлчөмдөрдөн чоңураак аралыкта талааны издөө зарыл болсо, анда биз өтө татаал бир катар так формулаларды колдонобуз. Бул жөнөкөй колдонууга болотболжолдуу туюнтмалар. qk заряддардын чекиттик топтомдору электр талаасын түзүүгө катышат деп коёлу. Алар кичинекей мейкиндикте жайгашкан.
Талаада болгон мүнөздөмөнүн эсебин жүргүзүү үчүн системанын бардык заряддарын бириктирүүгө уруксат берилет. Мындай система чекиттик заряд катары каралат Q. Чоңдук көрсөткүчтөрү баштапкы системадагы заряддардын суммасы болот.
Төлөмдөрдүн жайгашкан жери
Келгиле, заряддын жайгашкан жери qk төлөмдөр системасы жайгашкан бардык жерде көрсөтүлгөн деп элестетели. Жайгашкан жерине өзгөртүүлөрдү киргизүүдө, эгерде ал кичинекей аймакта көрсөтүлгөн чектерге ээ болсо, мындай таасир көз карашы боюнча талаа үчүн анча байкалбайт, дээрлик байкалбайт. Электр талаасы ээ болгон күч жана потенциалды жакындаштыруунун чектеринде, аныктоо салттуу формулалар аркылуу жүргүзүлөт.
Системанын жалпы зарядынын суммасы нөлгө барабар болгондо, көрсөтүлгөн жакындаштыруунун параметрлери орой көрүнөт. Бул электр талаасы жөн эле жок деген тыянак чыгарууга негиз берет. Эгер так жакындоону алуу керек болсо, каралып жаткан системанын оң жана терс заряддарынын өзүнчө топторун акыл менен чогултуңуз.
Алардын «борборлорунун» башкаларга салыштырмалуу жылышында мындай системадагы талаа параметрлерин чоңдугу боюнча бирдей жана белгиси боюнча карама-каршы эки чекиттик заряды бар талаа катары мүнөздөөгө болот. Алар башкаларга карата жер которгондугу белгиленет. камсыз кылууБул жакындаштыруунун параметрлери боюнча заряд системасынын так мүнөздөмөсү үчүн электр талаасындагы диполдун касиеттерин изилдөө керек болот.
Терминдин киришүүсү
Келгиле, аныктамага кайрылалы. Электрдик диполь - бул эки чекиттик заряды бар системанын аныктамасы. Алар бирдей өлчөмдө жана карама-каршы белгилери бар. Мындан тышкары, мындай белгилер башка белгилерге салыштырмалуу азыраак аралыкта жайгашкан.
Сиз диполдун жардамы менен түзүлгөн процесстин мүнөздөмөсүн эсептей аласыз жана ал эки чекиттик заряд менен берилген: +q жана −q, жана алар башкаларга салыштырмалуу бир аралыкта жайгашкан.
Эсептөөлөрдүн ырааттуулугу
Келгиле, диполдун өзүнүн октук бетиндеги потенциалын жана интенсивдүүлүгүн эсептөөдөн баштайлы. Бул эки заряддын ортосунда жүргөн түз сызык. А чекити диполдун борбордук бөлүгүнө салыштырмалуу r га барабар аралыкта жайгашкан шартта жана ал r >> а болсо, бул чекиттеги талаа потенциалы үчүн суперпозиция принцибине ылайык, рационалдуу болот. электрдик диполдун параметрлерин эсептөө үчүн туюнтманы колдонуңуз.
Күч векторунун чоңдугу суперпозиция принциби боюнча эсептелет. Талаанын чыңалуусун эсептөө үчүн потенциал менен талаанын күчүнүн катышы түшүнүгү колдонулат:
Ex=−Δφ /Δx.
Мындай шарттарда интенсивдүүлүк векторунун багыты диполь огуна карата узунунан көрсөтүлөт. Анын модулун эсептөө үчүн стандарттык формула колдонулат.
Маанилүүтүшүндүрмөлөр
Электрдик диполь талаасынын алсызданышы чекиттик зарядга караганда тезирээк болоорун эске алуу керек. Диполь талаасынын потенциалынын ажыроосу аралыктын квадратына тескери пропорционал, ал эми талаанын күчү аралыктын кубуна тескери пропорционал.
Окшош, бирок кыйла түйшүктүү ыкмаларды колдонуу менен диполдун потенциалынын жана талаасынын чыңалышынын параметрлери ыктыярдуу чекиттерден табылат, алардын позициясынын параметрлери полярдык координаттар сыяктуу эсептөө ыкмасы менен аныкталат: электрдик диполдун борбору (r) жана бурч (θ).
Чыңалуу векторунун жардамы менен эсептөө
Интенсивдүүлүк векторунун E түшүнүгү эки пунктка бөлүнөт:
- Радиалдык (Er), ал түз сызыкка салыштырмалуу узунунан кеткен багытта багытталган.
- Мындай түз сызык көрсөтүлгөн чекит менен диполдун борборун ага перпендикуляр менен бириктирет Eθ.
Ар бир компоненттин бул ажыроосу байкала турган чекиттин бардык координаттары менен болгон өзгөрүү курсу боюнча багытталган. Аны талаанын күчү көрсөткүчтөрүн мүмкүн болуучу өзгөртүүлөргө байланыштырган катыштан таба аласыз.
Талаанын чыңалуусунда вектордук компонентти табуу менен, байкоо чекитинин векторлордун багыты боюнча жылышынан улам пайда болуучу потенциалдык өзгөрүүлөрдөгү байланыштын мүнөзүн аныктоо маанилүү.
Перпендикулярдык компонентти эсептөө
БүткөндөБул процедура үчүн кичинекей перпендикулярдык жылышууда чоңдуктун туюнтмасы бурчту өзгөртүү жолу менен аныктала тургандыгын эске алуу маанилүү: Δl=rΔθ. Талаанын бул компоненти үчүн чоңдуктун параметрлери бирдей болот.
Катышаны алуу менен, бул талаанын күч сызыктары менен сүрөттү куруу үчүн ыктыярдуу чекиттеги электрдик диполдун талаасын аныктоого болот.
Диполдун потенциалын жана талаасынын күчүн аныктоо үчүн бардык формулалар бир диполдук зарядга ээ болгон маанилердин жана алардын ортосундагы аралыктын көбөйтүндүсүнө гана иштээрин эске алуу керек.
Диполь моменти
Сүрөттөлгөн иштин аталышы касиеттердин электрдик түрүнүн толук сүрөттөлүшү. Анын "системанын диполдук моменти" деген аталышы бар.
Нүктедик заряддардын системасы болгон диполдун аныктамасынан, огу бир нече заряддардан өткөн түз сызык болгондо, ал октук симметриянын болушу менен мүнөздөлөрүн билүүгө болот.
Диполдун толук мүнөздөмөсүн коюу үчүн, огтун багыттоо багытын көрсөтүңүз. Эсептөөлөрдүн жөнөкөйлүгү үчүн диполдук моменттин векторун көрсөтүүгө болот. Анын чоңдугунун мааниси диполь моментинин чоңдугуна барабар, ал эми багыт вектору анын жана диполдун огунун дал келиши менен айырмаланат. Демек, p=qa, эгерде a - диполдун терс жана оң заряддарын бириктирүүчү вектордун багыты.
Диполдун мындай мүнөздөмөсүн колдонуу ыңгайлуу жана көпчүлүк учурда формуланы жөнөкөйлөтүп, ага форма берүүгө мүмкүндүк берет.вектор. Эрктүү багыттын чекитиндеги диполь талаасынын потенциалынын сүрөттөлүшү вектор түрүндө жазылган.
Диполдун вектордук мүнөздөмөсү жана анын диполь моменти сыяктуу түшүнүктөрдү киргизүү жөнөкөйлөштүрүлгөн моделди – геометриялык өлчөмдөрүн түзүүчү заряддар системасын камтыган бирдиктүү талаадагы чекиттик зарядды колдонуу менен жүргүзүлүшү мүмкүн. эсепке алынбашы керек, бирок диполь моментин билүү маанилүү. Бул эсептөөлөрдү жүргүзүү үчүн зарыл шарт.
Диполь өзүн кандай алып жүрөт
Дипольдун жүрүм-турумун мындай жагдайдын мисалынан көрүүгө болот. Эки чекиттик заряддын абалы бири-бирине салыштырмалуу туруктуу аралыкка ээ. Алар бир тектүү электр талаасынын диполь шартында жайгаштырылган. Процесс боюнча байкоолорду жүргүзүштү. Физика (электродинамика) сабактарында бул түшүнүк кеңири каралат. Талаадан зарядга чейин күчтөрдүн аракети аткарылат:
F=±qE
Алар чоңдугу боюнча бирдей жана багыты боюнча карама-каршы. Дипольго таасир этүүчү жалпы күчтүн көрсөткүчү нөлгө барабар. Мындай күч ар кандай чекиттерге таасирин тийгизгендиктен, жалпы момент:
M=Fa sin a=qEa sin a=pE sin a
менен α талаанын күчүнүн векторлору менен диполь моментинин векторлорун бириктирүүчү бурч. Күч моменти болгондугуна байланыштуу системанын диполь моменти электр талаасынын күч векторунун багыттарына кайтып келүүгө умтулат.
Электрдик диполь так түшүнүү үчүн маанилүү болгон түшүнүк. Бул тууралуу кененирээк интернеттен окуй аласыз. Ошондой эле болотЖогоруда айтылгандай, мектепте 10-класста физика сабагында окуу.
