10-cu sinifdə fizikanı oxuyarkən dipollar mövzusu nəzərə alınır. Bu anlayış nə deməkdir və onu hesablamaq üçün hansı düsturlardan istifadə olunur?
Giriş
Bir dipolu vahid elektrik sahəsinin fəzasına yerləşdirsəniz, onu qüvvə xətləri kimi təqdim edə bilərsiniz. Dipol, parametrlərinə görə eyni olan, lakin əks nöqtə yükləri olan iki yükün olduğu bir sistemdir. Üstəlik, aralarındakı məsafə dipol sahəsinin istənilən nöqtəsinə olan məsafədən çox az olacaq. Dipol momenti anlayışı məktəb elektrodinamika kursunda (10-cu sinif) öyrənilir.
Dipolun oxu hər iki yükün nöqtələrindən keçən düz xəttdir. Dipol qolu bir yükü birləşdirən və eyni zamanda mənfi yüklü hissəciklərdən müsbət yüklü hissəciklərə keçən bir vektordur. Elektrik dipolu dipol və ya elektrik momenti kimi vəziyyətin olması ilə xarakterizə olunur.
Tərifə görə, dipol momenti ədədi olaraq dipol yükünün və onun qolunun hasilinə bərabər olan vektordur. Üstəlik, dipolun çiyni ilə birlikdə idarə olunur. Qüvvələr cəminin sıfır bərabərliyində, anın dəyərini hesablayırıq. Dipol momenti ilə arasında mövcud olan bucaq üçünelektrik sahəsinin istiqamətliliyi, mexaniki momentin olması xarakterikdir.
Çox vaxt insanlar dipol strukturuna təsir edən modulu hesablamaqda çətinlik çəkirlər. Burada "Alfa" bucağının hesablanmasının xüsusiyyətlərini nəzərə almaq lazımdır. Məlumdur ki, dipol balanslaşdırılmış mövqedən kənara çıxır. Lakin dipol momentinin özü bərpaedici xüsusiyyətə malikdir, çünki o, hərəkətdə olur.
Hesablamalar
Bu dipol momenti qeyri-bərabər elektrik sahəsinin mühitinə yerləşdirildikdə istər-istəməz qüvvə yaranır. Belə bir mühitdə qüvvələrin cəminin göstəriciləri sıfır olmayacaq. Nəticə etibarilə, dipol momentinə nöqtə xarakterli qüvvələr təsir edir. Dipol qolunun ölçüsü daha kiçikdir.
Düstur belə yazıla bilər: F=q (E2 - E1)=qdE, burada d elektrik sahəsinin diferensialıdır.
Tədqiq olunan fiziki konsepsiyanın xüsusiyyətlərini axtarın
Mövzunu daha ətraflı nəzərdən keçirək. Elektrik sahəsinin xarakteristikasının nə olduğunu müəyyən etmək üçün, əgər o, yüklər sistemindən istifadə etməklə yaradılıbsa və kiçik bir məkanda lokallaşdırılıbsa, bir sıra hesablamalar aparmaq lazımdır. Nümunə, tərkibində elektrik yüklü nüvələri və elektronları olan atomlar və molekullar tərəfindən təqdim olunur.
Əgər hissəciklərin yerləşdiyi ərazini təşkil edən ölçülərdən daha böyük məsafədə sahəni axtarmaq lazımdırsa, biz çox mürəkkəb olan bir sıra dəqiq düsturlardan istifadə edəcəyik. Daha sadə istifadə etmək mümkündürtəxmini ifadələr. Fərz edək ki, qk yüklərin nöqtə dəstləri elektrik sahəsinin yaradılmasında iştirak edir. Onlar kiçik bir yerdə yerləşir.
Sahənin malik olduğu xarakteristikanın hesablanmasını yerinə yetirmək üçün sistemin bütün yüklərini birləşdirməyə icazə verilir. Belə sistem Q nöqtə yükü hesab olunur. Böyüklük göstəriciləri ilkin sistemdə olan yüklərin cəmi olacaq.
Ödənişlərin yeri
Təsəvvür edək ki, ödənişin yeri qk ödəniş sisteminin yerləşdiyi istənilən yerdə göstərilib. Məkanda dəyişiklik edərkən, kiçik bir ərazidə ifadə edilmiş məhdudiyyətlər varsa, belə bir təsir əhəmiyyətsiz olacaq, nöqteyi-nəzərdən sahə üçün demək olar ki, hiss olunmayacaqdır. Elektrik sahəsinin malik olduğu gücün və potensialın yaxınlaşması hüdudları daxilində təyinatlar ənənəvi düsturlardan istifadə etməklə aparılır.
Sistemin ümumi yükünün cəmi sıfır olduqda, göstərilən yaxınlaşmanın parametrləri kobud görünəcək. Bu, elektrik sahəsinin sadəcə olmadığı qənaətinə gəlməyə əsas verir. Daha dəqiq təxmini əldə etmək lazımdırsa, nəzərdən keçirilən sistemin müsbət və mənfi yüklərinin ayrı-ayrı qruplarını əqli olaraq toplayın.
Onların "mərkəzlərinin" başqalarına nisbətən yerdəyişməsi halında, belə bir sistemdə sahə parametrləri böyüklüyünə bərabər və işarəsi ilə əks olan iki nöqtə yükü olan sahə kimi təsvir edilə bilər. Onların başqalarına münasibətdə köçkün olduqları qeyd edilir. Təmin etməkBu yaxınlaşmanın parametrləri baxımından yüklər sisteminin daha dəqiq səciyyələndirilməsi üçün elektrik sahəsində dipolun xassələrini öyrənmək lazım gələcək.
Termin girişi
Gəlin tərifə qayıdaq. Elektrik dipolu iki nöqtə yükü olan sistemin tərifidir. Eyni ölçüdə və əks işarələrə malikdirlər. Üstəlik, bu cür işarələr digər işarələrə nisbətən kiçik məsafələrdə yerləşir.
Dipol vasitəsilə yaradılan prosesin xarakteristikasını hesablaya bilərsiniz və o, iki nöqtə yükü ilə təmsil olunur: +q və −q və onlar digərlərinə nisbətən bir məsafədə yerləşir.
Hesablamalar ardıcıllığı
Dipolun ox səthində malik olduğu potensialı və intensivliyi hesablamağa başlayaq. Bu iki yük arasında keçən düz xəttdir. Bu şərtlə ki, A nöqtəsi dipolun mərkəzi hissəsinə nisbətən r-ə bərabər olan məsafədə yerləşsin və bu nöqtədə sahə potensialı üçün superpozisiya prinsipinə əsasən r >> a olarsa, o, rasional olar. elektrik dipolunun parametrlərini hesablamaq üçün ifadədən istifadə edin.
Güc vektorunun böyüklüyü superpozisiya prinsipi ilə hesablanır. Sahənin gücünü hesablamaq üçün potensial və sahə gücü nisbəti anlayışından istifadə olunur:
Ex=−Δφ /Δx.
Belə şəraitdə intensivlik vektorunun istiqaməti dipol oxuna nisbətən uzununa göstərilir. Onun modulunu hesablamaq üçün standart düstur tətbiq olunur.
Vacibaydınlaşdırmalar
Nəzərə almaq lazımdır ki, elektrik dipol sahəsinin zəifləməsi nöqtə yükü ilə qarşılaşdığından daha tez baş verir. Dipol sahəsinin potensialının tənəzzülü məsafənin kvadratına tərs mütənasibdir, sahənin gücü isə məsafənin kubu ilə tərs mütənasibdir.
Oxşar, lakin daha çətin üsullardan istifadə edərək, dipolun potensialının və sahə gücünün parametrləri ixtiyari nöqtələrdə tapılır, onların mövqe parametrləri qütb koordinatları kimi hesablama metodundan istifadə etməklə müəyyən edilir: elektrik dipolunun mərkəzi (r) və bucaq (θ).
Gərginlik vektorundan istifadə edərək hesablama
İntensivlik vektoru E anlayışı iki nöqtəyə bölünür:
- Radial (Er), düz xəttə nisbətən uzununa istiqamətləndirilir.
- Belə düz xətt göstərilən nöqtəni və dipolun mərkəzini ona perpendikulyarla birləşdirir Eθ.
Hər bir komponentin bu parçalanması müşahidə ediləcək nöqtənin bütün koordinatları ilə baş verən dəyişiklik kursu boyunca yönəldilir. Siz onu sahə gücü göstəricilərini potensial dəyişikliklərlə əlaqələndirən nisbətlə tapa bilərsiniz.
Sahə gücündə vektor komponentini tapmaqla müşahidə nöqtəsinin vektorlar istiqamətində yerdəyişməsi nəticəsində baş verən potensial dəyişikliklərdə əlaqənin xarakterini müəyyən etmək vacibdir.
Perpendikulyar komponenti hesablayın
Bitirdikdən sonraBu prosedur üçün nəzərə almaq vacibdir ki, kiçik perpendikulyar yerdəyişmədə böyüklüyün ifadəsi bucağı dəyişdirməklə müəyyən ediləcək: Δl=rΔθ. Bu sahə komponenti üçün böyüklük parametrləri bərabər olacaqdır.
Nisbəti əldə etdikdən sonra bu sahənin qüvvə xətləri ilə şəkil qurmaq üçün ixtiyari bir nöqtədə elektrik dipolunun sahəsini təyin etmək mümkündür.
Bir dipolun potensialını və sahə gücünü təyin etmək üçün bütün düsturların yalnız bir dipol yükünün malik olduğu dəyərlərin və onlar arasındakı məsafənin hasilində işlədiyini nəzərə almaq vacibdir.
Dipol momenti
Təsvir olunan işin adı elektrik tipli xassələrin tam təsviridir. Onun "sistemin dipol momenti" adı var.
Nöqtə yükləri sistemi olan dipolun tərifindən məlum olur ki, ox bir neçə yükdən keçən düz xətt olduqda onun ox simmetriyasının olması ilə xarakterizə olunur.
Dipolun tam xarakteristikasını təyin etmək üçün oxun oriyentasiya istiqamətini göstərin. Hesablamaların sadəliyi üçün dipol moment vektorunu təyin etmək olar. Onun böyüklüyünün qiyməti dipol momentinin böyüklüyünə bərabərdir, istiqamət vektoru isə onun və dipolun oxunun üst-üstə düşməsi ilə fərqlənir. Beləliklə, p=qa əgər a dipolun mənfi və müsbət yüklərini birləşdirən vektorun istiqamətidir.
Dipolun belə bir xarakteristikasının istifadəsi rahatdır və əksər hallarda düsturu sadələşdirməyə və ona forma verməyə imkan verir.vektor. İxtiyari istiqamətli nöqtədə dipol sahəsinin potensialının təsviri vektor şəklində yazılmışdır.
Dipolun vektor xarakteristikası və onun dipol momenti kimi anlayışların tətbiqi sadələşdirilmiş modeldən istifadə etməklə həyata keçirilə bilər - həndəsi ölçüləri bir yüklər sistemini ehtiva edən vahid sahədə nöqtə yükü. nəzərə alınmamalıdır, lakin dipol momentini bilmək vacibdir. Bu, hesablamaların aparılması üçün ilkin şərtdir.
Dipol necə davranır
Dipolun davranışını belə bir vəziyyətin nümunəsində görmək olar. İki nöqtə yükünün mövqeyi bir-birinə nisbətən sabit məsafə xarakteri daşıyır. Onlar vahid elektrik sahəsinin dipolu şəraitində yerləşdirilib. Proseslə bağlı müşahidələr aparıb. Fizika (elektrodinamika) dərslərində bu anlayış ətraflı nəzərdən keçirilir. Sahədən yükə qədər qüvvələrin hərəkəti həyata keçirilir:
F=±qE
Onlar böyüklük baxımından bərabərdirlər və istiqamətləri əksinədirlər. Dipola təsir edən ümumi qüvvənin göstəricisi sıfırdır. Belə bir qüvvənin müxtəlif nöqtələrə təsiri olduğundan, ümumi moment belə olacaq:
M=Fa sin a=qEa sin a=pE sin a
α sahənin gücü vektorlarını və dipol moment vektorlarını birləşdirən bucaqdır. Güc momentinin mövcudluğuna görə sistemin dipol momenti elektrik sahəsinin gücü vektorunun istiqamətlərinə qayıtmağa meyllidir.
Elektrik dipolu aydın başa düşülməsi vacib olan bir anlayışdır. Bu barədə internetdə daha ətraflı oxuya bilərsiniz. Həm də biləryuxarıda danışdığımız kimi 10-cu sinifdə məktəbdə fizika dərslərində oxumaq.
