Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Электрический диполь в однородном поле.

Однородное поле — это электрическое поле, в котором напряжённость одинакова по модулю и направлению во всех точках пространства. Приблизительно однородным является поле между двумя разноимённо заряженными плоскими металлическими пластинами. В однородном электрическом поле линии напряжённости направлены параллельно друг другу.

Электрический диполь -два заряда одинаковые по величине но противоположные по знаку.

Дипольный момент - вектор направленный от отрицательного заряда к положительному и равный произведению заряда на расстояние между ними.

Диполь в однородном поле. Рассмотрим диполь во внешнем поле. На заряды диполя в электрическом поле действуют силы: на положительный заряд –+F, на отрицательный – -F. Эти силы направлены в противоположные стороны. По модулю они равны, т. е. |+F|=|-F|=F

Эта пара сил, создает вращающий момент:

sinɑ

или в векторном виде можно записать:

Вектор момента силы направлен перпендикулярно к чертежу и вызывает поворот диполя по часовой стрелке. Диполь в однородном поле поворачивается до тех пор, пока вектор Р станет параллельным вектору Е. Во внешнем поле диполь стремится расположиться вдоль линий Е. Это положение его устойчивого равновесия.

Если диполь поместить в однородное электрическое поле, образующие диполь заряды +q и —q окажутся под действием равных по величине, но противоположных по направлению сил fi и f2. Эти силы образуют пару, плечо которой равно I sin а, т. е. зависит от ориентации диполя относительно поля. Модуль каждой из сил равен qE. Умножив его на плечо, получим вели­чину момента пары сил, действующих на диполь:

М = qEl sin а = рЕ sina, (14.1) где р — электрический момент диполя.

Формула (14.1), очевидно, может быть написана в векторном виде

М = [рЕ]. (14.2)

Момент (14.2) стремится повернуть диполь так, чтобы его момент р установился по направлению поля. +q

Чтобы увеличить угол между векторами-р и Е на da, нужно совершить против сил, действующих на диполь в электрическом поле, работу

dA = М da = рЕ sin a da.

Эта работа идет на увеличение потенциальной энергии W, которой обладает диполь в электрическом поле

dW — рЕ sin a da. (14.3)

Интегрирование выражения (14.3) дает для энергии диполя в электрическом поле выражение

W = — рЕ cos а + const. Наконец, полагая const равной нулю, получаем W = — рЕ cos а = — рЕ.

Выбрав таким образом значение const, мы полагаем энергию диполя равной нулю в том случае, когда диполь устанавливается перпендикулярно к полю. Наименьшее значение энергии, равное —рЕ,получается при ориентации диполя по направлению поля, наибольшее, равное рЕ, — при р, направленном в сторону, противоположную Е.

Вектор момента силы направлен перпендикулярно к чертежу и вызывает поворот диполя по часовой стрелке. Диполь в однородном поле поворачивается до тех пор, пока вектор Р станет параллельным вектору Е. Во внешнем поле диполь стремится расположиться вдоль линий Е. Это положение его устойчивого равновесия.