Khi học vật lý lớp 10, chủ đề về lưỡng cực được coi là. Khái niệm này có nghĩa là gì và những công thức nào được sử dụng để tính toán nó?
Giới thiệu
Nếu bạn đặt một lưỡng cực trong không gian của điện trường đều, bạn có thể biểu diễn nó dưới dạng các đường sức. Lưỡng cực là một hệ thống trong đó có hai điện tích giống hệt nhau về thông số, nhưng chúng là điện tích điểm trái dấu. Hơn nữa, khoảng cách giữa chúng sẽ nhỏ hơn nhiều so với khoảng cách đến bất kỳ điểm nào của trường lưỡng cực. Khái niệm mômen lưỡng cực được học trong chương trình điện động lực học (Lớp 10) của trường.
Trục của lưỡng cực là một đường thẳng đi qua các điểm của cả hai điện tích. Cánh tay lưỡng cực là một vectơ nối điện tích và đồng thời đi từ hạt mang điện tích âm sang hạt mang điện dương. Một lưỡng cực điện được đặc trưng bởi sự hiện diện của trạng thái như một lưỡng cực hoặc mômen điện.
Theo định nghĩa, mômen lưỡng cực là một vectơ có giá trị bằng số bằng tích của điện tích lưỡng cực và cánh tay đòn của nó. Hơn nữa, nó đồng hướng với vai của lưỡng cực. Ở mức độ bằng không của tổng các lực, chúng ta tính giá trị của thời điểm. Đối với góc tồn tại giữa mômen lưỡng cực vàhướng của điện trường, sự xuất hiện của mômen cơ là đặc trưng.
Thường mọi người cảm thấy khó khăn khi tính toán môđun tác động lên cấu trúc lưỡng cực. Ở đây cần phải tính đến các đặc thù của việc tính toán góc "Alpha". Biết rằng lưỡng cực lệch khỏi vị trí cân bằng. Nhưng bản thân thời điểm lưỡng cực có đặc tính khôi phục, vì nó có xu hướng chuyển động.
Tính
Khi mômen lưỡng cực này được đặt trong môi trường của điện trường không đồng nhất, một lực chắc chắn sẽ xuất hiện. Trong một môi trường như vậy, các chỉ số của tổng các lực sẽ không bằng không. Do đó, có các lực tác dụng lên momen lưỡng cực có ký tự điểm. Kích thước của cánh tay lưỡng cực nhỏ hơn nhiều.
Công thức có thể được viết như sau: F=q (E2 - E1)=qdE, trong đó d là vi phân điện trường.
Tìm kiếm các đặc điểm của khái niệm vật lý đang nghiên cứu
Chúng ta hãy xem xét chủ đề sâu hơn. Để xác định đặc tính của điện trường là gì, nếu nó được tạo ra bằng cách sử dụng một hệ thống các điện tích và tập trung trong một không gian nhỏ, cần phải thực hiện một số phép tính. Một ví dụ được trình bày bởi các nguyên tử và phân tử, mà trong thành phần của chúng có các hạt nhân và electron mang điện.
Nếu cần tìm kiếm một trường ở khoảng cách lớn hơn kích thước tạo nên khu vực có các hạt, chúng tôi sẽ sử dụng một số công thức chính xác có độ phức tạp cao. Có thể sử dụng đơn giản hơnbiểu thức gần đúng. Giả sử rằng tập hợp các điện tích điểm qktham gia vào quá trình tạo ra điện trường. Chúng nằm trong một không gian nhỏ.
Để thực hiện tính toán đặc tính của trường, cho phép kết hợp tất cả các điện tích của hệ thống. Một hệ thống như vậy được coi là một điện tích điểm Q. Các chỉ số độ lớn sẽ là tổng các điện tích có trong hệ thống ban đầu.
Vị trí phí
Hãy tưởng tượng rằng vị trí của điện tích được chỉ ra ở bất kỳ nơi nào có hệ thống các điện tích qk. Khi thực hiện các thay đổi đối với địa điểm, nếu địa điểm đó có giới hạn thể hiện trong một khu vực nhỏ, thì ảnh hưởng đó sẽ không đáng kể, hầu như không thể nhận thấy đối với hiện trường theo quan điểm. Trong giới hạn xấp xỉ của cường độ và thế năng mà điện trường có, các phép xác định được thực hiện bằng các công thức truyền thống.
Khi tổng tổng điện tích của hệ thống bằng 0, các thông số của ước lượng được chỉ định sẽ trông thô. Điều này đưa ra lý do để kết luận rằng điện trường đơn giản là không có. Nếu cần thiết để có được giá trị gần đúng chính xác hơn, hãy tính nhẩm thu thập các nhóm điện tích âm và dương riêng biệt của hệ thống đang được xem xét.
Trong trường hợp dịch chuyển các "tâm" của chúng so với các "tâm" khác, các thông số trường trong một hệ thống như vậy có thể được mô tả như một trường có hai điện tích điểm, cùng độ lớn và ngược dấu. Người ta lưu ý rằng họ bị dời chỗ trong mối quan hệ với những người khác. Cung cấpĐể có đặc điểm chính xác hơn của hệ thống điện tích theo các tham số của phép gần đúng này, cần phải nghiên cứu các đặc tính của một lưỡng cực trong điện trường.
Giới thiệu thuật ngữ
Hãy quay lại định nghĩa. Một lưỡng cực điện là định nghĩa của một hệ thống có hai điện tích điểm. Chúng có cùng kích thước và các dấu hiệu trái ngược nhau. Hơn nữa, những biển báo như vậy được đặt ở khoảng cách nhỏ so với các biển báo khác.
Bạn có thể tính toán đặc tính của quá trình được tạo ra bởi một lưỡng cực, và nó được biểu diễn bằng hai điện tích điểm: + q và −q, và chúng nằm ở khoảng cách tương đối so với các điện tích khác.
Chuỗi các phép tính
Hãy bắt đầu bằng cách tính điện thế và cường độ mà lưỡng cực có trên bề mặt trục của nó. Đây là đường thẳng chạy giữa hai điện tích. Với điều kiện là điểm A nằm ở khoảng cách bằng r so với phần trung tâm của lưỡng cực, và nếu nó là r >> a, theo nguyên tắc chồng chất của điện thế trường tại điểm này, nó sẽ hợp lý với sử dụng biểu thức để tính toán các thông số của lưỡng cực điện.
Độ lớn của vectơ cường độ được tính theo nguyên tắc chồng chất. Để tính cường độ trường, khái niệm tỷ số giữa thế và cường độ trường được sử dụng:
Ex=−Δφ /Δx.
Trong các điều kiện như vậy, hướng của vectơ cường độ được chỉ ra theo chiều dọc so với trục lưỡng cực. Để tính toán môđun của nó, có thể áp dụng công thức tiêu chuẩn.
Quan trọnglàm rõ
Cần lưu ý rằng sự suy yếu của trường lưỡng cực điện xảy ra nhanh hơn so với điện tích điểm. Sự phân rã của điện thế trường lưỡng cực tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách và cường độ trường tỷ lệ nghịch với lập phương khoảng cách.
Sử dụng các phương pháp tương tự, nhưng phức tạp hơn, các tham số của điện thế và cường độ trường của lưỡng cực được tìm thấy tại các điểm tùy ý, các tham số vị trí của chúng được xác định bằng phương pháp tính toán như tọa độ cực: khoảng cách đến tâm của lưỡng cực điện (r) và góc (θ).
Tính toán sử dụng vectơ lực căng
Khái niệm vectơ cường độ E được chia thành hai điểm:
- Radial (Er), được hướng theo hướng dọc so với đường thẳng.
- Một đường thẳng như vậy nối điểm xác định và tâm của lưỡng cực vuông góc với nó Eθ.
Sự phân hủy này của từng thành phần được hướng theo quá trình thay đổi xảy ra với tất cả các tọa độ của điểm được quan sát. Bạn có thể tìm thấy nó theo tỷ lệ liên quan đến các chỉ số cường độ trường với các sửa đổi tiềm năng.
Tìm thành phần vectơ ở cường độ trường, điều quan trọng là phải thiết lập bản chất của mối quan hệ trong những thay đổi tiềm năng xảy ra do sự dịch chuyển của điểm quan sát theo hướng của vectơ.
Tính thành phần vuông góc
Khi hoàn thànhĐối với quy trình này, điều quan trọng cần lưu ý là biểu thức độ lớn tại một độ dịch chuyển vuông góc nhỏ sẽ được xác định bằng cách thay đổi góc: Δl=rΔθ. Các thông số độ lớn cho thành phần trường này sẽ bằng nhau.
Sau khi thu được tỷ số, có thể xác định trường của lưỡng cực điện tại một điểm tùy ý để dựng hình với các đường sức của trường này.
Điều quan trọng cần lưu ý là tất cả các công thức xác định điện thế và cường độ trường của một lưỡng cực chỉ hoạt động dựa trên tích các giá trị / u200b / u200 mà một điện tích lưỡng cực có và khoảng cách giữa chúng.
Khoảnh khắc lưỡng cực
Tiêu đề của tác phẩm được mô tả là mô tả đầy đủ về loại đặc tính của điện. Nó có tên là "momen lưỡng cực của hệ thống".
Theo định nghĩa của lưỡng cực, là một hệ thống các điện tích điểm, có thể phát hiện ra rằng nó được đặc trưng bởi sự hiện diện của đối xứng trục, khi trục là một đường thẳng đi qua một số điện tích.
Để đặt đặc tính đầy đủ của lưỡng cực, hãy chỉ ra hướng định hướng mà trục có. Để đơn giản hóa việc tính toán, vectơ mômen lưỡng cực có thể được chỉ định. Giá trị của độ lớn của nó bằng độ lớn của mômen lưỡng cực, và vectơ hướng khác nhau bởi sự trùng khớp của nó và trục của lưỡng cực. Vì vậy, p=qa nếu a là hướng của vectơ nối các điện tích âm và dương của lưỡng cực.
Việc sử dụng đặc tính của lưỡng cực như vậy rất thuận tiện và giúp đơn giản hóa công thức và cung cấp cho nó trong hầu hết các trường hợp.vectơ. Mô tả điện thế của trường lưỡng cực tại một điểm có hướng tùy ý được viết dưới dạng vectơ.
Việc giới thiệu các khái niệm như đặc trưng vectơ của một lưỡng cực và mômen lưỡng cực của nó có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một mô hình đơn giản - một điện tích điểm trong một trường thống nhất, bao gồm một hệ thống điện tích, kích thước hình học của nó không cần phải tính đến, nhưng điều quan trọng là phải biết mômen lưỡng cực. Đây là điều kiện tiên quyết để thực hiện các phép tính.
Cách một lưỡng cực cư xử
Hành vi của một lưỡng cực có thể được nhìn thấy trên ví dụ của một tình huống như vậy. Vị trí của hai điện tích điểm có tính chất cố định về khoảng cách so với nhau. Chúng được đặt trong các điều kiện của một lưỡng cực của điện trường đều. Thực hiện các quan sát về quy trình. Trong các bài học vật lý (điện động lực học), khái niệm này được xem xét một cách chi tiết. Từ trường đến điện tích, tác dụng của các lực được thực hiện:
F=± qE
Chúng có độ lớn bằng nhau và ngược hướng. Số chỉ tổng lực tác dụng lên lưỡng cực bằng không. Vì một lực như vậy có tác dụng lên các điểm khác nhau, nên tổng mômen sẽ là:
M=Fa sin a=qEa sin a=pE sin a
với α là góc nối vectơ cường độ trường và vectơ mômen lưỡng cực. Do sự xuất hiện của mômen lực, mômen lưỡng cực của hệ có xu hướng quay về hướng của vectơ cường độ điện trường.
Lưỡng cực điện là một khái niệm cần phải hiểu rõ ràng. Bạn có thể đọc thêm về nó trên Internet. Ngoài ra nó có thểđể học các bài học vật lý ở trường ở lớp 10, như chúng ta đã nói ở trên.
