Lors de l'étude de la physique en 10e année, le sujet des dipôles est pris en compte. Que signifie ce concept et quelles formules sont utilisées pour le calculer ?
Présentation
Si vous placez un dipôle dans l'espace d'un champ électrique uniforme, vous pouvez le représenter sous forme de lignes de force. Un dipôle est un système dans lequel il y a deux charges qui ont des paramètres identiques, mais ce sont des charges ponctuelles opposées. De plus, la distance entre eux sera bien inférieure à la distance à tout point du champ dipolaire. Le concept de moment dipolaire est étudié dans le cours d'électrodynamique (10e année).
L'axe du dipôle est une ligne droite qui passe par les points des deux charges. Un bras dipolaire est un vecteur qui relie une charge et passe en même temps de particules chargées négativement à des particules chargées positivement. Un dipôle électrique est caractérisé par la présence d'un état tel qu'un dipôle ou un moment électrique.
Par définition, un moment dipolaire est un vecteur numériquement égal au produit de la charge dipolaire et de son bras. De plus, il est co-orienté avec l'épaulement du dipôle. A égalité nulle de la somme des forces, on calcule la valeur du moment. Pour l'angle qui existe entre le moment dipolaire etdirectivité du champ électrique, la présence d'un moment mécanique est caractéristique.
Souvent, les gens ont du mal à calculer le module agissant sur la structure du dipôle. Ici, il est nécessaire de prendre en compte les particularités du calcul de l'angle "Alpha". On sait que le dipôle s'écarte de la position d'équilibre. Mais le moment dipolaire lui-même a un caractère de restauration, car il a tendance à être en mouvement.
Calculs
Lorsque ce moment dipolaire est placé au milieu d'un champ électrique inhomogène, une force apparaît inévitablement. Dans un tel environnement, les indicateurs de la somme des forces ne seront pas nuls. Par conséquent, il existe des forces agissant sur le moment dipolaire avec un caractère ponctuel. La taille du bras dipôle est beaucoup plus petite.
La formule peut être écrite comme ceci: F=q (E2 - E1)=qdE, où d est le différentiel de champ électrique.
Rechercher les caractéristiques du concept physique étudié
Regardons le sujet plus en détail. Afin de déterminer quelle est la caractéristique du champ électrique, s'il est créé à l'aide d'un système de charges et localisé dans un petit espace, il est nécessaire de faire un certain nombre de calculs. Un exemple est présenté par les atomes et les molécules qui, dans leur composition, ont des noyaux et des électrons chargés électriquement.
S'il est nécessaire de rechercher un champ à une distance supérieure aux dimensions qui composent la zone où se trouvent les particules, nous utiliserons un certain nombre de formules exactes très complexes. Il est possible d'utiliser plus simplementexpressions approximatives. Supposons que des ensembles ponctuels de charges qk participent à la création du champ électrique. Ils sont situés dans un petit espace.
Pour effectuer le calcul de la caractéristique que possède le champ, il est permis de combiner toutes les charges du système. Un tel système est considéré comme une charge ponctuelle Q. Les indicateurs de magnitude seront la somme des charges qui étaient dans le système d'origine.
Localisation des charges
Imaginons que l'emplacement de la charge soit indiqué à n'importe quel endroit où se trouve le système de charges qk. Lors de modifications de l'emplacement, s'il a des limites exprimées dans une petite zone, une telle influence sera négligeable, presque imperceptible sur le terrain au point de vue. Dans ces limites d'approximation d'intensité et de potentiel du champ électrique, les déterminations sont effectuées à l'aide de formules traditionnelles.
Lorsque la somme de la charge totale du système est nulle, les paramètres de l'approximation indiquée auront l'air approximatifs. Cela donne des raisons de conclure que le champ électrique est tout simplement absent. S'il est nécessaire d'obtenir une approximation plus précise, collectez mentalement des groupes séparés de charges positives et négatives du système considéré.
Dans le cas du déplacement de leurs "centres" par rapport aux autres, les paramètres de champ dans un tel système peuvent être décrits comme un champ qui a deux charges ponctuelles, égales en amplitude et opposées en signe. On constate qu'ils sont déplacés par rapport aux autres. FournirPour une caractérisation plus précise du système de charges en fonction des paramètres de cette approximation, il sera nécessaire d'étudier les propriétés d'un dipôle dans un champ électrique.
Introduction du terme
Revenons à la définition. Un dipôle électrique est la définition d'un système qui a deux charges ponctuelles. Ils ont la même taille et des signes opposés. De plus, ces panneaux sont situés à de petites distances par rapport aux autres panneaux.
Vous pouvez calculer la caractéristique du processus qui est créé au moyen d'un dipôle, et il est représenté par deux charges ponctuelles: +q et -q, et elles sont situées à une distance a par rapport aux autres.
Séquence de calculs
Commençons par calculer le potentiel et l'intensité que le dipôle a sur sa surface axiale. Il s'agit d'une ligne droite qui relie deux charges. A condition que le point A soit situé à une distance égale à r par rapport à la partie centrale du dipôle, et s'il vaut r >> a, selon le principe de superposition du potentiel de champ en ce point, il sera rationnel de utilisez l'expression pour calculer les paramètres du dipôle électrique.
La magnitude du vecteur d'intensité est calculée par le principe de superposition. Pour calculer l'intensité du champ, on utilise le concept du rapport du potentiel et de l'intensité du champ:
Ex=−Δφ /Δx.
Dans ces conditions, la direction du vecteur d'intensité est indiquée longitudinalement par rapport à l'axe du dipôle. Pour calculer son module, la formule standard est applicable.
Importantprécisions
Il faut tenir compte du fait que l'affaiblissement du champ dipolaire électrique se produit plus rapidement qu'il ne subit une charge ponctuelle. La décroissance du potentiel de champ dipolaire est inversement proportionnelle au carré de la distance, et l'intensité du champ est inversement proportionnelle au cube de la distance.
En utilisant des méthodes similaires, mais plus lourdes, les paramètres du potentiel et de l'intensité du champ du dipôle sont trouvés à des points arbitraires, dont les paramètres de position sont déterminés à l'aide d'une méthode de calcul telle que les coordonnées polaires: la distance au centre du dipôle électrique (r) et l'angle (θ).
Calcul utilisant le vecteur de tension
Le concept du vecteur d'intensité E est divisé en deux points:
- Radial (Er), qui est dirigé dans le sens longitudinal par rapport à la ligne droite.
- Une telle ligne droite relie le point spécifié et le centre du dipôle avec la perpendiculaire à celui-ci Eθ.
Cette décomposition de chaque composant est dirigée le long du cours du changement qui se produit avec toutes les coordonnées du point à observer. Vous pouvez le trouver par le rapport qui relie les indicateurs d'intensité de champ aux modifications potentielles.
Trouver la composante vectorielle à l'intensité du champ, il est important d'établir la nature de la relation dans les changements potentiels qui se produisent en raison du déplacement du point d'observation dans la direction des vecteurs.
Calculer la composante perpendiculaire
Quand c'est faitPour cette procédure, il est important de prendre en compte que l'expression de la magnitude à un petit déplacement perpendiculaire sera déterminée en changeant l'angle: Δl=rΔθ. Les paramètres de magnitude pour cette composante de champ seront égaux.
Après avoir obtenu le rapport, il est possible de déterminer le champ du dipôle électrique en un point arbitraire pour construire une image avec les lignes de force de ce champ.
Il est important de considérer que toutes les formules permettant de déterminer le potentiel et l'intensité du champ d'un dipôle ne fonctionnent que sur le produit des valeurs d'une charge dipolaire et de la distance qui les sépare.
Moment dipolaire
Le titre de l'ouvrage décrit est une description complète du type de propriétés électriques. Il porte le nom de "moment dipolaire du système".
Par définition d'un dipôle, qui est un système de charges ponctuelles, on peut découvrir qu'il est caractérisé par la présence d'une symétrie axiale, lorsque l'axe est une droite qui passe par plusieurs charges.
Pour définir la caractéristique complète du dipôle, indiquez la direction d'orientation de l'axe. Pour simplifier les calculs, le vecteur moment dipolaire peut être spécifié. La valeur de sa magnitude est égale à la magnitude du moment dipolaire, et le vecteur de direction diffère par la coïncidence de celui-ci et de l'axe du dipôle. Donc, p=qa si a est la direction du vecteur qui relie les charges négatives et positives du dipôle.
L'utilisation d'une telle caractéristique du dipôle est pratique et permet dans la plupart des cas de simplifier la formule et de lui donner la formevecteur. La description du potentiel du champ dipolaire en un point de direction arbitraire s'écrit sous la forme d'un vecteur.
L'introduction de concepts tels que le vecteur caractéristique d'un dipôle et son moment dipolaire peut être réalisée à l'aide d'un modèle simplifié - une charge ponctuelle dans un champ uniforme, qui comprend un système de charges dont les dimensions géométriques ne pas à prendre en compte, mais il est important de connaître le moment dipolaire. C'est une condition préalable pour effectuer des calculs.
Comment se comporte un dipôle
Le comportement d'un dipôle peut être vu sur l'exemple d'une telle situation. La position de deux charges ponctuelles a un caractère fixe de distance l'une par rapport à l'autre. Ils ont été placés dans les conditions d'un dipôle d'un champ électrique uniforme. Fait des observations sur le processus. Dans les leçons de physique (électrodynamique), ce concept est examiné en détail. Du champ à la charge, l'action des forces s'effectue:
F=±qE
Ils sont égaux en magnitude et opposés en direction. L'indicateur de la force totale qui agit sur le dipôle est zéro. Puisqu'une telle force a un effet sur divers points, le moment total sera:
M=Fa sin a=qEa sin a=pE sin a
avec α étant l'angle reliant les vecteurs d'intensité de champ et les vecteurs de moment dipolaire. En raison de la présence d'un moment de force, le moment dipolaire du système a tendance à revenir dans les directions du vecteur d'intensité du champ électrique.
Le dipôle électrique est un concept qu'il est important de comprendre clairement. Vous pouvez en savoir plus sur Internet. Aussi il peutétudier en cours de physique à l'école en 10e année, comme nous en avons parlé ci-dessus.
