10-sinfda fizikani o'rganishda dipollar mavzusi ko'rib chiqiladi. Bu tushuncha nimani anglatadi va uni hisoblash uchun qanday formulalar qo'llaniladi?
Kirish
Agar siz dipolni bir xil elektr maydon fazosiga joylashtirsangiz, uni kuch chiziqlari sifatida ifodalashingiz mumkin. Dipol - parametrlari bo'yicha bir xil bo'lgan ikkita zaryad mavjud bo'lgan tizim, lekin ular qarama-qarshi nuqta zaryadlari. Bundan tashqari, ular orasidagi masofa dipol maydonining istalgan nuqtasiga masofadan ancha kam bo'ladi. Dipol momenti tushunchasi maktab elektrodinamika kursida (10-sinf) o'rganiladi.
Dipolning o'qi ikkala zaryadning nuqtalaridan o'tadigan to'g'ri chiziqdir. Dipol qo'l - bu zaryadni bog'laydigan va ayni paytda manfiy zaryadlangan zarrachalardan musbat zaryadlangan zarrachalarga o'tadigan vektor. Elektr dipol dipol yoki elektr momenti kabi holatning mavjudligi bilan tavsiflanadi.
Ta'rifga ko'ra, dipol momenti son jihatdan dipol zaryadi va uning qo'lining mahsulotiga teng bo'lgan vektordir. Bundan tashqari, u dipolning elkasi bilan birgalikda yo'n altiriladi. Kuchlar yig'indisining nolga tengligida biz momentning qiymatini hisoblaymiz. Dipol moment va o'rtasida mavjud bo'lgan burchak uchunelektr maydonining yo'nalishi, mexanik momentning mavjudligi xarakterlidir.
Ko'pincha odamlar dipol tuzilishiga ta'sir qiluvchi modulni hisoblashda qiynaladi. Bu erda "Alfa" burchagini hisoblashning o'ziga xos xususiyatlarini hisobga olish kerak. Ma'lumki, dipol muvozanatli pozitsiyadan chetga chiqadi. Ammo dipol momentning o'zi tiklovchi xususiyatga ega, chunki u harakatga moyil bo'ladi.
Hisob-kitoblar
Bu dipol moment bir jinsli boʻlmagan elektr maydon muhitiga joylashtirilganda muqarrar ravishda kuch paydo boʻladi. Bunday muhitda kuchlar yig'indisining ko'rsatkichlari nolga teng bo'lmaydi. Binobarin, dipol momentiga nuqta xarakterli ta`sir etuvchi kuchlar mavjud. Dipol qo'lning o'lchami ancha kichikroq.
Formlani quyidagicha yozish mumkin: F=q (E2 - E1)=qdE, bu erda d - elektr maydon differensiali.
O'rganilayotgan fizik tushunchaning xususiyatlarini qidirish
Mavzuni batafsil koʻrib chiqamiz. Elektr maydonining xarakteristikasi nima ekanligini aniqlash uchun, agar u zaryadlar tizimi yordamida yaratilgan va kichik bo'shliqda lokalizatsiya qilingan bo'lsa, bir qator hisob-kitoblarni amalga oshirish kerak. Masalan, atom va molekulalar tarkibida elektr zaryadlangan yadrolar va elektronlar mavjud.
Agar zarrachalar joylashgan maydonni tashkil etuvchi oʻlchamlardan kattaroq masofada maydonni izlash zarur boʻlsa, biz juda murakkab boʻlgan bir qancha aniq formulalardan foydalanamiz. Oddiyroq foydalanish mumkintaxminiy ifodalar. Faraz qilaylik, qk zaryadlarning nuqta to'plamlari elektr maydonini yaratishda ishtirok etadi. Ular kichik joyda joylashgan.
Maydonga ega bo'lgan xarakteristikani hisoblash uchun tizimning barcha zaryadlarini birlashtirishga ruxsat beriladi. Bunday tizim Q nuqta zaryadi sifatida qaraladi. Kattalik ko'rsatkichlari dastlabki tizimdagi zaryadlarning yig'indisi bo'ladi.
Toʻlovlar joylashuvi
Tasavvur qilaylik, toʻlovning joylashuvi qk toʻlovlar tizimi joylashgan har qanday joyda koʻrsatilgan. Joylashuvga o'zgartirishlar kiritishda, agar u kichik hududda ifodalangan chegaralarga ega bo'lsa, bunday ta'sir ahamiyatsiz bo'ladi, nuqtai nazardan maydon uchun deyarli sezilmaydi. Elektr maydoniga ega bo'lgan kuch va potentsialni yaqinlashtirish chegaralari doirasida aniqlash an'anaviy formulalar yordamida amalga oshiriladi.
Tizimning umumiy zaryadining yig'indisi nolga teng bo'lsa, ko'rsatilgan taxminiylik parametrlari qo'pol ko'rinadi. Bu elektr maydoni shunchaki yo'q degan xulosaga kelishga asos beradi. Agar aniqroq taxminiy ma'lumotlarni olish zarur bo'lsa, ko'rib chiqilayotgan tizimning musbat va manfiy zaryadlarining alohida guruhlarini aqliy ravishda to'plang.
Ularning "markazlari" boshqalarga nisbatan siljigan taqdirda, bunday tizimdagi maydon parametrlarini kattaligi bo'yicha teng va ishorasi qarama-qarshi bo'lgan ikkita nuqta zaryadiga ega bo'lgan maydon sifatida tasvirlash mumkin. Ta'kidlanishicha, ular boshqalarga nisbatan ko'chirilgan. Ta'minlash uchunZaryadlar tizimini ushbu yaqinlashuvning parametrlari bo'yicha aniqroq tavsiflash uchun elektr maydonidagi dipolning xususiyatlarini o'rganish kerak bo'ladi.
Terminning kiritilishi
Ta'rifga qaytaylik. Elektr dipol - ikkita nuqta zaryadiga ega bo'lgan tizimning ta'rifi. Ular bir xil o'lchamda va qarama-qarshi belgilarga ega. Bundan tashqari, bunday belgilar boshqa belgilarga nisbatan kichik masofada joylashgan.
Dipol yordamida yaratilgan jarayonning xarakteristikasini hisoblashingiz mumkin va u ikkita nuqta zaryadlari bilan ifodalanadi: +q va −q va ular boshqalarga nisbatan masofada joylashgan.
Hisoblar ketma-ketligi
Dipolning o'z eksenel yuzasida bo'lgan potentsialini va intensivligini hisoblashdan boshlaylik. Bu ikkita zaryad o'rtasida joylashgan to'g'ri chiziq. Agar A nuqta dipolning markaziy qismiga nisbatan r ga teng masofada joylashgan bo'lsa va u r >> a bo'lsa, bu nuqtada maydon potensiali uchun superpozitsiya printsipiga ko'ra, u oqilona bo'ladi. elektr dipol parametrlarini hisoblash uchun ifodadan foydalaning.
Kuchlilik vektorining kattaligi superpozitsiya printsipi bilan hisoblanadi. Maydon kuchini hisoblash uchun potentsial va maydon kuchi nisbati tushunchasidan foydalaniladi:
Ex=−Dph /Dx.
Bunday sharoitlarda intensivlik vektorining yo'nalishi dipol o'qiga nisbatan uzunlamasına ko'rsatiladi. Uning modulini hisoblash uchun standart formula qo'llaniladi.
Muhimtushuntirishlar
Shuni hisobga olish kerakki, elektr dipol maydonining zaiflashishi nuqta zaryadini boshdan kechirgandan ko'ra tezroq sodir bo'ladi. Dipol maydon potensialining yemirilishi masofa kvadratiga teskari proportsional, maydon kuchi esa masofa kubiga teskari proportsionaldir.
Shunga o'xshash, ammo og'irroq usullardan foydalangan holda, dipolning potentsial va maydon kuchi parametrlari ixtiyoriy nuqtalarda topiladi, ularning pozitsiyasi parametrlari qutb koordinatalari kabi hisoblash usuli yordamida aniqlanadi: elektr dipol markazi (r) va burchak (th).
Kuchlanish vektori yordamida hisoblash
Intensivlik vektori E tushunchasi ikki nuqtaga bo'lingan:
- Radial (Er), u toʻgʻri chiziqqa nisbatan boʻylama yoʻnalishda yoʻn altirilgan.
- Bunday toʻgʻri chiziq koʻrsatilgan nuqta va dipol markazini unga perpendikulyar Eth bilan bogʻlaydi.
Har bir komponentning bu parchalanishi kuzatilishi kerak boʻlgan nuqtaning barcha koordinatalari bilan sodir boʻladigan oʻzgarish yoʻnalishi boʻylab yoʻn altiriladi. Buni maydon kuchi ko‘rsatkichlarini mumkin bo‘lgan o‘zgarishlarga bog‘lovchi nisbat orqali topishingiz mumkin.
Vektor komponentini maydon kuchida topib, kuzatish nuqtasini vektorlar yoʻnalishi boʻyicha siljishi natijasida yuzaga keladigan potentsial oʻzgarishlardagi bogʻlanish xarakterini aniqlash muhim.
Perpendikulyar komponentni hisoblang
Bajarilgandan keyinUshbu protsedura uchun kichik perpendikulyar siljishdagi kattalik ifodasi burchakni o'zgartirish orqali aniqlanishini hisobga olish kerak: Dl=rDth. Bu maydon komponenti uchun kattalik parametrlari teng bo'ladi.
Nisobni olgandan so'ng, bu maydonning kuch chiziqlari bilan rasm qurish uchun ixtiyoriy nuqtadagi elektr dipolning maydonini aniqlash mumkin.
Dipolning potentsialini va maydon kuchini aniqlash uchun barcha formulalar faqat bitta dipol zaryadga ega bo'lgan qiymatlar va ular orasidagi masofa mahsulotiga ta'sir qilishini hisobga olish kerak.
Dipol momenti
Ta'riflangan ishning sarlavhasi xususiyatlarning elektr turining to'liq tavsifidir. U "tizimning dipol momenti" nomiga ega.
Nuqtaviy zaryadlar sistemasi boʻlgan dipolning taʼrifiga koʻra, oʻq bir necha zaryadlardan oʻtuvchi toʻgʻri chiziq boʻlsa, u eksenel simmetriya mavjudligi bilan tavsiflanishini aniqlash mumkin.
Dipolning toʻliq xarakteristikasini oʻrnatish uchun oʻqning orientatsiya yoʻnalishini koʻrsating. Hisoblashning soddaligi uchun dipol moment vektorini ko'rsatish mumkin. Uning kattaligining qiymati dipol momentining kattaligiga teng, yo'nalish vektori esa uning va dipol o'qining mos kelishi bilan farqlanadi. Demak, p=qa, agar a dipolning manfiy va musbat zaryadlarini bogʻlovchi vektor yoʻnalishi boʻlsa.
Dipolning bunday xarakteristikasidan foydalanish qulay va aksariyat hollarda formulani soddalashtirish va unga shakl berish imkonini beradi.vektor. Ixtiyoriy yo'nalishdagi nuqtadagi dipol maydonining potensialining tavsifi vektor ko'rinishida yoziladi.
Dipolning vektor xarakteristikasi va uning dipol momenti kabi tushunchalarni kiritish soddalashtirilgan model yordamida amalga oshirilishi mumkin - geometrik o'lchamlari bo'lgan zaryadlar tizimini o'z ichiga olgan yagona maydondagi nuqta zaryadi hisobga olish shart emas, lekin dipol momentini bilish muhimdir. Bu hisob-kitoblarni amalga oshirish uchun zaruriy shart.
Dipol oʻzini qanday tutadi
Dipolning xatti-harakatlarini bunday vaziyat misolida ko'rish mumkin. Ikki nuqtaviy zaryadning pozitsiyasi bir-biriga nisbatan qat'iy masofa xarakteriga ega. Ular bir xil elektr maydonining dipoli sharoitida joylashtirilgan. Jarayon bo'yicha kuzatishlar o'tkazildi. Fizika (elektrodinamika) darslarida bu tushuncha batafsil ko'rib chiqiladi. Maydondan zaryadga qadar kuchlar harakati amalga oshiriladi:
F=±qE
Ular kattaligi boʻyicha teng va yoʻnalishi boʻyicha qarama-qarshidir. Dipolga ta'sir qiluvchi umumiy kuchning ko'rsatkichi nolga teng. Bunday kuch turli nuqtalarga ta'sir qilganligi sababli, umumiy moment:
M=Fa sin a=qEa sin a=pE sin a
bilan a - maydon kuchi vektorlari va dipol moment vektorlarini bog'lovchi burchak. Kuch momenti mavjudligi sababli tizimning dipol momenti elektr maydon kuchligi vektori yo‘nalishlariga qaytishga intiladi.
Elektr dipol - bu aniq tushunish uchun muhim bo'lgan tushuncha. Bu haqda ko'proq Internetda o'qishingiz mumkin. Bundan tashqari, mumkinYuqorida aytib o'tganimizdek, 10-sinfda maktabda fizika darslarida o'qish uchun.
