Saat belajar fisika di kelas 10, topik dipol dipertimbangkan. Apa arti konsep ini dan rumus apa yang digunakan untuk menghitungnya?
Pengantar
Jika Anda menempatkan dipol dalam ruang medan listrik yang seragam, Anda dapat menyatakannya sebagai garis gaya. Dipol adalah sistem di mana ada dua muatan yang identik dalam parameter, tetapi mereka adalah muatan titik yang berlawanan. Selain itu, jarak di antara mereka akan jauh lebih kecil daripada jarak ke titik mana pun dari medan dipol. Konsep momen dipol dipelajari dalam kursus sekolah elektrodinamika (Kelas 10).
Sumbu dipol adalah garis lurus yang melalui titik-titik kedua muatan. Lengan dipol adalah vektor yang menghubungkan muatan dan sekaligus berpindah dari partikel bermuatan negatif ke partikel bermuatan positif. Dipol listrik dicirikan oleh adanya keadaan seperti dipol atau momen listrik.
Menurut definisi, momen dipol adalah vektor yang secara numerik sama dengan produk dari muatan dipol dan lengannya. Selain itu, diarahkan bersama dengan bahu dipol. Pada persamaan nol dari jumlah gaya, kami menghitung nilai momen. Untuk sudut yang ada antara momen dipol danarah medan listrik, adanya momen mekanis adalah karakteristik.
Seringkali orang kesulitan menghitung modulus yang bekerja pada struktur dipol. Di sini perlu memperhitungkan kekhasan penghitungan sudut "Alpha". Diketahui bahwa dipol menyimpang dari posisi seimbang. Tetapi momen dipol itu sendiri memiliki karakter pemulih, karena cenderung bergerak.
Perhitungan
Ketika momen dipol ini ditempatkan dalam medium medan listrik yang tidak homogen, gaya pasti akan muncul. Dalam lingkungan seperti itu, indikator jumlah kekuatan tidak akan menjadi nol. Akibatnya, ada gaya yang bekerja pada momen dipol dengan karakter titik. Ukuran lengan dipol jauh lebih kecil.
Rumusnya dapat ditulis seperti ini: F=q (E2 - E1)=qdE, di mana d adalah diferensial medan listrik.
Mencari ciri-ciri konsep fisis yang dipelajari
Mari kita lihat topik lebih lanjut. Untuk menentukan apa sifat medan listrik, jika dibuat menggunakan sistem muatan dan dilokalisasi dalam ruang kecil, perlu dilakukan sejumlah perhitungan. Sebuah contoh disajikan oleh atom dan molekul, yang dalam komposisinya memiliki inti dan elektron bermuatan listrik.
Jika perlu mencari medan pada jarak yang lebih besar dari dimensi yang membentuk area di mana partikel berada, kita akan menggunakan sejumlah rumus eksak yang sangat kompleks. Dimungkinkan untuk menggunakan yang lebih sederhanaekspresi perkiraan. Mari kita asumsikan bahwa himpunan titik muatan qk mengambil bagian dalam penciptaan medan listrik. Mereka terletak di ruang kecil.
Untuk melakukan perhitungan karakteristik yang dimiliki bidang, diperbolehkan untuk menggabungkan semua muatan sistem. Sistem seperti itu dianggap sebagai muatan titik Q. Indikator besarnya akan menjadi jumlah muatan yang ada di sistem aslinya.
Lokasi biaya
Mari kita bayangkan bahwa lokasi muatan ditunjukkan di sembarang tempat di mana sistem muatan qk berada. Saat membuat perubahan pada lokasi, jika memiliki batasan yang dinyatakan dalam area kecil, pengaruh seperti itu akan diabaikan, hampir tidak terlihat di bidang pada sudut pandang. Dalam batas perkiraan kekuatan dan potensial yang dimiliki medan listrik, penentuan dibuat menggunakan rumus tradisional.
Ketika jumlah muatan total sistem adalah nol, parameter perkiraan yang ditunjukkan akan terlihat kasar. Ini memberikan alasan untuk menyimpulkan bahwa medan listrik sama sekali tidak ada. Jika perlu untuk mendapatkan perkiraan yang lebih akurat, kumpulkan secara mental kelompok muatan positif dan negatif yang terpisah dari sistem yang sedang dipertimbangkan.
Dalam kasus perpindahan "pusat" mereka relatif terhadap yang lain, parameter medan dalam sistem seperti itu dapat digambarkan sebagai medan yang memiliki dua muatan titik, sama besarnya dan berlawanan tanda. Perlu dicatat bahwa mereka terlantar dalam kaitannya dengan orang lain. Untuk menyediakanUntuk karakterisasi sistem muatan yang lebih akurat dalam hal parameter perkiraan ini, perlu mempelajari sifat dipol dalam medan listrik.
Pengenalan istilah
Mari kembali ke definisi. Dipol listrik adalah definisi sistem yang memiliki dua muatan titik. Mereka memiliki ukuran yang sama dan tanda yang berlawanan. Selain itu, rambu-rambu tersebut terletak pada jarak yang kecil dibandingkan dengan rambu-rambu lainnya.
Anda dapat menghitung karakteristik proses yang dibuat melalui dipol, dan itu diwakili oleh dua muatan titik: +q dan q, dan mereka terletak pada jarak relatif terhadap yang lain.
Urutan perhitungan
Mari kita mulai dengan menghitung potensi dan intensitas yang dimiliki dipol pada permukaan aksialnya. Ini adalah garis lurus yang membentang di antara dua muatan. Asalkan titik A terletak pada jarak yang sama dengan r relatif terhadap bagian tengah dipol, dan jika r >> a, menurut prinsip superposisi untuk potensial medan pada titik ini, akan rasional untuk gunakan ekspresi untuk menghitung parameter dipol listrik.
Besarnya vektor kekuatan dihitung dengan prinsip superposisi. Untuk menghitung kuat medan, digunakan konsep rasio potensial dan kuat medan:
Ex=/Δx.
Dalam kondisi seperti itu, arah vektor intensitas ditunjukkan secara longitudinal relatif terhadap sumbu dipol. Untuk menghitung modulusnya, berlaku rumus standar.
Pentingklarifikasi
Perlu diperhatikan bahwa pelemahan medan dipol listrik terjadi lebih cepat daripada mengalami muatan titik. Peluruhan potensial medan dipol berbanding terbalik dengan kuadrat jarak, dan kuat medan berbanding terbalik dengan pangkat tiga jarak.
Menggunakan metode serupa, tetapi lebih rumit, parameter potensi dan kekuatan medan dipol ditemukan pada titik yang berubah-ubah, parameter posisi yang ditentukan menggunakan metode perhitungan seperti koordinat kutub: jarak ke pusat dipol listrik (r) dan sudut ().
Perhitungan menggunakan vektor tegangan
Konsep vektor intensitas E dibagi menjadi dua titik:
- Radial (Er), yang diarahkan dalam arah memanjang relatif terhadap garis lurus.
- Garis lurus tersebut menghubungkan titik tertentu dan pusat dipol dengan tegak lurusnya Eθ.
Dekomposisi setiap komponen ini diarahkan sepanjang perjalanan perubahan yang terjadi dengan semua koordinat titik yang akan diamati. Anda dapat menemukannya dengan rasio yang menghubungkan indikator kekuatan medan dengan potensi modifikasi.
Mencari komponen vektor pada kuat medan, penting untuk menetapkan sifat hubungan perubahan potensial yang terjadi akibat perpindahan titik pengamatan ke arah vektor.
Hitung komponen tegak lurus
Setelah selesaiUntuk prosedur ini, penting untuk memperhitungkan bahwa ekspresi untuk besaran pada perpindahan tegak lurus kecil akan ditentukan dengan mengubah sudut: l=rΔθ. Parameter besaran untuk komponen medan ini akan sama.
Setelah memperoleh rasio, dimungkinkan untuk menentukan medan dipol listrik pada titik sembarang untuk membangun gambar dengan garis-garis gaya medan ini.
Penting untuk mempertimbangkan bahwa semua rumus untuk menentukan potensi dan kekuatan medan dipol hanya beroperasi pada produk dari nilai-nilai yang dimiliki oleh satu muatan dipol dan jarak di antara keduanya.
Momen dipol
Judul karya yang dijelaskan adalah deskripsi lengkap tentang jenis properti listrik. Ini memiliki nama "momen dipol sistem".
Dengan definisi dipol, yang merupakan sistem muatan titik, dapat diketahui bahwa hal itu ditandai dengan adanya simetri aksial, ketika sumbunya adalah garis lurus yang melewati beberapa muatan.
Untuk mengatur karakteristik penuh dipol, tunjukkan arah orientasi yang dimiliki sumbu. Untuk mempermudah perhitungan, vektor momen dipol dapat ditentukan. Nilai magnitudonya sama dengan magnitudo momen dipol, dan vektor arahnya berbeda karena kebetulan itu dan sumbu dipol. Jadi, p=qa jika a adalah arah vektor yang menghubungkan muatan negatif dan positif dipol.
Penggunaan karakteristik dipol seperti itu nyaman dan memungkinkan dalam banyak kasus untuk menyederhanakan rumus dan memberikan bentuknyavektor. Gambaran potensial medan dipol pada suatu titik yang arahnya sembarang ditulis dalam bentuk vektor.
Pengenalan konsep-konsep seperti karakteristik vektor dipol dan momen dipolnya dapat dilakukan dengan menggunakan model yang disederhanakan muatan titik dalam medan seragam, yang mencakup sistem muatan, yang dimensi geometrinya tidak tidak harus diperhitungkan, tetapi penting untuk mengetahui momen dipol. Ini adalah prasyarat untuk melakukan perhitungan.
Bagaimana perilaku dipol
Perilaku dipol dapat dilihat pada contoh situasi seperti itu. Posisi dua muatan titik memiliki karakter jarak yang tetap satu sama lain. Mereka ditempatkan dalam kondisi dipol medan listrik yang seragam. Melakukan pengamatan pada prosesnya. Dalam pelajaran fisika (elektrodinamika), konsep ini dibahas secara rinci. Dari medan ke muatan, aksi gaya dilakukan:
F=±qE
Mereka sama besar dan berlawanan arah. Indikator gaya total yang bekerja pada dipol adalah nol. Karena gaya seperti itu berpengaruh pada berbagai titik, momen totalnya adalah:
M=Fa sin a=qEa sin a=pE sin a
dengan adalah sudut yang menghubungkan vektor kekuatan medan dan vektor momen dipol. Karena adanya momen gaya, momen dipol sistem cenderung kembali ke arah vektor kuat medan listrik.
Dipol listrik adalah konsep yang penting untuk dipahami dengan jelas. Anda dapat membaca lebih lanjut tentang itu di Internet. Juga bisauntuk belajar fisika di sekolah di kelas 10, seperti yang kita bicarakan di atas.
