10-р ангид физикийн хичээлд диполийн сэдвийг авч үздэг. Энэ ойлголт юу гэсэн үг вэ, ямар томьёогоор тооцоолдог вэ?
Танилцуулга
Хэрэв та нэг төрлийн цахилгаан орны орон зайд диполь байрлуулбал түүнийг хүчний шугамаар илэрхийлж болно. Диполь гэдэг нь параметрийн хувьд ижил хоёр цэнэгтэй боловч тэдгээр нь эсрэг цэгийн цэнэгтэй систем юм. Түүнээс гадна тэдгээрийн хоорондох зай нь диполь талбайн аль ч цэг хүртэлх зайнаас хамаагүй бага байх болно. Диполь моментийн тухай ойлголтыг сургуулийн электродинамикийн хичээлд (10-р анги) судалдаг.
Диполийн тэнхлэг нь хоёр цэнэгийн цэгийг дайран өнгөрөх шулуун шугам юм. Диполь гар нь цэнэгийг холбодог вектор бөгөөд нэгэн зэрэг сөрөг цэнэгтэй хэсгүүдээс эерэг цэнэгтэй хэсгүүд рүү шилждэг. Цахилгаан диполь нь диполь эсвэл цахилгаан момент зэрэг төлөв байдгаараа тодорхойлогддог.
Тодорхойлолтоор диполь момент нь диполь цэнэг ба түүний гарны үржвэртэй тоогоор тэнцүү вектор юм. Түүгээр ч барахгүй энэ нь диполын мөртэй хамт чиглэгддэг. Хүчний нийлбэр тэг тэнцүү байх үед бид моментийн утгыг тооцоолно. Диполь момент ба хоёрын хооронд орших өнцгийн хувьдцахилгаан талбайн чиглэл, механик момент байгаа нь онцлог шинж юм.
Ихэвчлэн хүмүүс диполь бүтцэд үйлчлэх модулийг тооцоолоход хэцүү байдаг. Энд "Альфа" өнцгийг тооцоолох онцлогийг харгалзан үзэх шаардлагатай. Диполь нь тэнцвэртэй байрлалаас хазайдаг нь мэдэгдэж байна. Гэхдээ диполь момент нь хөдөлгөөнд байх хандлагатай тул өөрөө сэргээх шинж чанартай байдаг.
Тооцоо
Энэ диполь моментийг нэгэн төрлийн бус цахилгаан орны дунд байрлуулахад зайлшгүй хүч үүснэ. Ийм орчинд хүчний нийлбэрийн үзүүлэлтүүд тэг болохгүй. Үүний үр дүнд диполь момент дээр цэгийн шинж чанартай хүч үйлчилдэг. Диполь гарны хэмжээ хамаагүй бага байна.
Томъёог ингэж бичиж болно: F=q (E2 - E1)=qdE, энд d нь цахилгаан орны дифференциал.
Судлаж буй физик ойлголтын шинж чанарыг хайх
Сэдвийг цааш нь харцгаая. Цахилгаан талбайн шинж чанар нь юу болохыг тодорхойлохын тулд үүнийг цэнэгийн системийг ашиглан үүсгэж, жижиг орон зайд нутагшуулсан бол хэд хэдэн тооцоолол хийх шаардлагатай. Үүний жишээг атомууд болон молекулуудын найрлагад нь цахилгаанаар цэнэглэгдсэн цөм ба электронуудыг үзүүлэв.
Хэрэв бөөмс байрлах талбайг бүрдүүлдэг хэмжээсүүдээс илүү зайд талбар хайх шаардлагатай бол бид маш нарийн төвөгтэй хэд хэдэн нарийн томъёог ашиглана. Үүнийг илүү хялбар ашиглах боломжтойойролцоо илэрхийллүүд. qk цэгийн багц цэнэгүүд цахилгаан орон үүсгэхэд оролцоно гэж бодъё. Тэд жижиг зайд байрладаг.
Талбайд байгаа шинж чанарын тооцоог хийхийн тулд системийн бүх цэнэгийг нэгтгэхийг зөвшөөрнө. Ийм системийг цэгийн цэнэг Q гэж үзнэ. Хэмжээний үзүүлэлтүүд нь анхны системд байсан цэнэгийн нийлбэр байх болно.
Төлбөрийн байршил
Төлбөрийн байршлыг qk хураамжийн систем байрладаг аль ч газар зааж өгсөн гэж төсөөлье. Байршилд өөрчлөлт оруулахдаа хэрэв энэ нь жижиг талбайд илэрхийлэгдсэн хязгаартай бол ийм нөлөөлөл нь үл тоомсорлож, үзэл бодлын талбарт бараг мэдэгдэхүйц байх болно. Цахилгаан талбайн хүч чадал, боломжийн ойролцоолсон хязгаарын хүрээнд уламжлалт томъёог ашиглан тодорхойлолтыг хийдэг.
Системийн нийт цэнэгийн нийлбэр тэг байх үед заасан ойролцоо үзүүлэлтийн параметрүүд бүдүүлэг харагдах болно. Энэ нь цахилгаан орон нь ердөө л байхгүй гэж дүгнэх үндэслэл болж байна. Хэрэв илүү нарийвчлалтай тооцоолол гаргах шаардлагатай бол авч үзэж буй системийн эерэг ба сөрөг цэнэгийн бүлгийг тусад нь цуглуул.
Тэдний "төв"-үүд нь бусадтай харьцуулахад шилжсэн тохиолдолд ийм систем дэх талбайн параметрүүдийг хэмжээ нь тэнцүү, тэмдгээр нь эсрэг хоёр цэгийн цэнэгтэй талбар гэж тодорхойлж болно. Тэд бусадтай холбоотойгоор нүүлгэн шилжүүлсэн гэж тэмдэглэжээ. ӨгөхЭнэ ойролцоолсон параметрийн хувьд цэнэгийн системийг илүү нарийвчлалтай тодорхойлохын тулд цахилгаан орон дахь диполийн шинж чанарыг судлах шаардлагатай болно.
Нэр томъёоны танилцуулга
Тодорхойлолт руугаа буцаж орцгооё. Цахилгаан диполь гэдэг нь хоёр цэгийн цэнэгтэй системийн тодорхойлолт юм. Тэдгээр нь ижил хэмжээтэй, эсрэг заалттай байдаг. Түүнчлэн ийм тэмдгүүд нь бусад тэмдгүүдтэй харьцуулахад бага зайд байрладаг.
Диполийн тусламжтайгаар үүссэн процессын шинж чанарыг тооцоолох боломжтой бөгөөд энэ нь +q ба −q гэсэн хоёр цэгийн цэнэгээр илэрхийлэгдэх ба тэдгээр нь бусадтай харьцангуй хол зайд байрладаг.
Тооцооллын дараалал
Диполийн тэнхлэгийн гадаргуу дээрх потенциал ба эрчмийг тооцоолж эхэлцгээе. Энэ бол хоёр цэнэгийн хоорондох шулуун шугам юм. Хэрэв А цэг нь диполийн төв хэсэгтэй харьцуулахад r-тэй тэнцүү зайд байрлаж байгаа бөгөөд хэрэв энэ цэг дэх талбайн потенциалын суперпозиция зарчмын дагуу r >> a байвал энэ нь оновчтой байх болно. цахилгаан диполын параметрүүдийг тооцоолохын тулд илэрхийллийг ашиглана.
Хүч чадлын векторын хэмжээг суперпозиция зарчмаар тооцдог. Халбарын хүчийг тооцоолохдоо потенциал ба талбайн хүч чадлын харьцааны ойлголтыг ашиглана:
Ex=−Δφ /Δx.
Ийм нөхцөлд эрчмийн векторын чиглэлийг диполь тэнхлэгтэй харьцуулахад уртааш нь заана. Түүний модулийг тооцоолохын тулд стандарт томъёог ашиглана.
Чухалтодруулга
Цахилгаан диполь талбайн сулрал нь цэгийн цэнэгийг мэдрэхээс илүү хурдан явагддаг гэдгийг анхаарах хэрэгтэй. Диполь талбайн потенциалын задрал нь зайны квадраттай урвуу пропорциональ, талбайн хүч нь зайны кубтай урвуу пропорциональ байна.
Ижил төстэй боловч илүү төвөгтэй аргуудыг ашиглан диполийн потенциал ба талбайн хүч чадлын параметрүүдийг дурын цэгүүдээс олох бөгөөд байрлалын параметрүүдийг туйлын координат гэх мэт тооцооллын аргыг ашиглан тодорхойлно. цахилгаан диполийн төв (r) ба өнцөг (θ).
Хурцалтын вектор ашиглан тооцоо хийх
Эрчний вектор E-ийн тухай ойлголтыг хоёр цэгт хуваадаг:
- Радиал (Er), шулуун шугамтай харьцуулахад уртааш чиглэлд чиглэсэн.
- Ийм шулуун шугам нь заасан цэг ба диполийн төвийг перпендикуляртай холбодог Eθ.
Бүрэлдэхүүн хэсэг бүрийн энэхүү задрал нь ажиглагдах цэгийн бүх координаттай холбоотой өөрчлөлтийн явцын дагуу чиглэнэ. Та үүнийг талбайн хүч чадлын үзүүлэлтүүдийг боломжит өөрчлөлтүүдтэй холбосон харьцаагаар олох боломжтой.
Талбайн хүчдлийн вектор бүрэлдэхүүнийг олохдоо ажиглалтын цэгийг векторуудын чиглэлд шилжүүлснээр үүсэх боломжит өөрчлөлтүүдийн хамаарлын мөн чанарыг тогтоох нь чухал юм.
Перпендикуляр бүрэлдэхүүнийг тооцоолох
Хийж дууссаны дарааЭнэ процедурын хувьд жижиг перпендикуляр шилжилтийн үед магнитудын илэрхийлэл нь өнцгийг өөрчилснөөр тодорхойлогдоно гэдгийг анхаарах нь чухал: Δl=rΔθ. Энэ талбайн бүрэлдэхүүн хэсгийн магнитудын параметрүүд тэнцүү байна.
Харьцааг олж авсны дараа цахилгаан диполийн талбарыг дурын цэг дээр тодорхойлж, энэ талбайн хүчний шугамаар зураг зурах боломжтой.
Диполийн потенциал ба талбайн хүчийг тодорхойлох бүх томьёо нь зөвхөн нэг диполь цэнэгийн утгууд ба тэдгээрийн хоорондох зайн үржвэрт ажилладаг гэдгийг анхаарах нь чухал.
Диполийн мөч
Тайлбарласан ажлын гарчиг нь цахилгааны төрлийн шинж чанаруудын бүрэн тайлбар юм. Энэ нь "системийн диполь момент" нэртэй.
Цэгэн цэнэгийн систем болох диполийн тодорхойлолтоор тэнхлэг нь хэд хэдэн цэнэгийг дайран өнгөрөх шулуун байх үед тэнхлэгийн тэгш хэмтэй байдгаараа тодорхойлогддог болохыг олж мэдэх боломжтой.
Диполын бүрэн шинж чанарыг тохируулахын тулд тэнхлэгт байгаа чиг баримжааг заана уу. Тооцооллыг хялбар болгохын тулд диполь моментийн векторыг зааж өгч болно. Түүний магнитудын утга нь диполь моментийн хэмжээтэй тэнцүү бөгөөд чиглэлийн вектор нь түүний давхцал болон диполь тэнхлэгээр ялгаатай байна. Тэгэхээр, хэрэв a нь диполийн сөрөг ба эерэг цэнэгийг холбосон векторын чиглэл бол p=qa.
Диполийн ийм шинж чанарыг ашиглах нь тохиромжтой бөгөөд ихэнх тохиолдолд томъёог хялбарчилж, хэлбэрийг нь өгөх боломжийг олгодог.вектор. Дурын чиглэлийн цэг дээрх диполь талбайн потенциалын тайлбарыг вектор хэлбэрээр бичнэ.
Диполын вектор шинж чанар ба түүний диполь момент гэх мэт ойлголтуудыг танилцуулахдаа геометрийн хэмжээсүүд нь цэнэгийн системийг багтаасан жигд талбар дахь цэгийн цэнэгийг хялбаршуулсан загвараар гүйцэтгэж болно. анхааралдаа авах шаардлагагүй, гэхдээ диполь моментийг мэдэх нь чухал юм. Энэ нь тооцоо хийх урьдчилсан нөхцөл юм.
Дипол хэрхэн ажилладаг вэ
Диполийн зан төлөвийг ийм нөхцөл байдлын жишээнээс харж болно. Хоёр цэгийн цэнэгийн байрлал нь бие биентэйгээ харьцуулахад тогтмол зайтай байдаг. Тэдгээрийг нэг төрлийн цахилгаан талбайн диполийн нөхцөлд байрлуулсан. Үйл явцын талаар ажиглалт хийсэн. Физикийн хичээлүүдэд (электродинамик) энэ ойлголтыг нарийвчлан авч үздэг. Талбайгаас цэнэг хүртэл хүчний үйлдлийг гүйцэтгэдэг:
F=±qE
Тэдгээр нь хэмжээ нь тэнцүү, чиглэл нь эсрэгээрээ. Диполь дээр үйлчлэх нийт хүчний үзүүлэлт нь тэг байна. Ийм хүч янз бүрийн цэгүүдэд нөлөөлдөг тул нийт момент нь:байх болно.
M=Fa sin a=qEa sin a=pE sin a
α нь талбайн хүч чадлын векторууд ба диполь моментийн векторуудыг холбосон өнцөг болно. Хүчний момент байгаа тул системийн диполь момент нь цахилгаан орны хүч чадлын векторын чиглэл рүү буцах хандлагатай байдаг.
Цахилгаан диполь гэдэг нь тодорхой ойлгоход чухал ойлголт юм. Та энэ талаар интернетээс илүү ихийг уншиж болно. Бас чаднадээр дурдсанчлан 10-р ангидаа сургуулийн физикийн хичээлд суралцах.
