электрический диполь и его поле
Электрический диполь
Вы будете перенаправлены на Автор24
Что такое электрический диполь
Электрическим диполем называется система из двух точечных зарядов, величина которых одинакова, но противоположна по знаку, при чем, эти точечные заряды разнесены на небольшое расстояние друг от друга. Вектор, соединяющий отрицательный заряд с положительным (направление от минуса к плюсу), называется плечом диполя.
Тогда векторная величина, равная:
Электрическое поле диполя складывается из напряжённостей зарядов, которые составляют диполь. Так как плечо диполя мало, поэтому можно считать, что оно много меньше, чем расстояние до точек, в которых рассчитывается напряженность поля. Найдем потенциал диполя. В точке А (рис.1) формула для потенциала будет иметь вид:
При этом местоположение точки A можно характеризовать вектором$\overrightarrow<\ r>$ с началом в любой точке диполя, ввиду малых геометрических размеров диполя. В таком случае формулу (2) можно записать в виде:
запишем формулу для напряженности поля диполя, которая будет иметь вид:
Согласно формуле (6) напряженность поля диполя убывает быстрее, чем напряженность кулоновского поля одиночного заряда, пропорционально третьей степени расстояния. Силовые линии электростатического поля около диполя изображены на рис. 2.
Модуль вектора сопряженности
В таком случае модуль вектора напряженности равен:
Вычисление момента сил
В однородном поле сила, которая действует на диполь со стороны поля ($\overrightarrow
Момент этих сил равен:
Если поле не однородно, то сила (сумма сил действующих на положительный и отрицательный заряд) не равна нулю.$\ \overrightarrow
В том случае, если мы имеем дело с точечным диполем (плечо диполя очень мало), то сила, действующая на диполь, может быть записана как:
или, что то же самое, но короче:
Задание: Ответьте на вопрос: может ли точечный заряд двигаться с постоянной скоростью вокруг неподвижного точечного диполя?
Напряженность поля, которое создает диполь в точке А (где помещен заряд q) равна:
Тогда силу с которой поле диполя действует на заряд, который помещен в точку А найдем как:
\[F=Q\cdot E\ \left(2.3\right).\]
В результате получаем:
Электрический диполь
Электрическим диполем (диполем) называют систему, состоящую из двух равных, но противоположных по знаку точечных электрических зарядов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга (плечо диполя).
Основной характеристикой диполя (рис. 12.5) является его электрический момент (дипольный момент) — вектор, равный произведению заряда на плечо диполя l, направленный от отрицательного заряда к положительному:
(12.19)
 |
Единицей электрического момента диполя является кулон-метр. Поместим диполь в однородное электрическое поле напряженностью 
(рис. 12.6).
На каждый из зарядов диполя действуют силы 
и 
, эти силы равны по модулю, противоположно направлены и создают момент пары сил. Как видно из рисунка, он равен
М = qElsin a = pEsin a, (12.20) или в векторной форме 
. (12.21)
Таким образом, на диполь в однородном электрическом поле действует момент силы, зависящий от электрического момента и ориентации диполя, а также напряженности поля.
Рассмотрим теперь диполь в неоднородном электрическом поле. Предположим, что диполь расположен вдоль силовой линии (рис. 12.7). На него действуют силы
и 
где Е+ и Е_ — напряженности поля соответственно в месте нахождения положительного и отрицательного зарядов (на рис. 12.7 Е— > Е+). Значение равнодействующей этих сил
где dE/dx — производная от напряженности электрического поля по направлению оси ОХ, являющаяся мерой неоднородности электрического поля вдоль соответствующего направления. Из (12.23)следует, что
тогда формулу (12.22) можно представить в виде
(12.24)
Итак, на диполь действует сила, зависящая от его электрического момента и степени неоднородности поля dE/dx. Если диполь ориентирован в неоднородном электрическом поле не вдоль силовой линии, то на него дополнительно действует еще и момент силы. Таким образом, свободный диполь ориентируется вдоль силовых линий и втягивается в область больших значений напряженности поля.
До сих пор рассматривался диполь, помещенный в электрическое поле, однако сам диполь также является источником поля. На основании (12.18) запишем выражение для электрического потенциала поля, созданного диполем, в некоторой точке А, удаленной от зарядов соответственно на расстояния гиг, (рис. 12.8):
(12.25)
Обычно предполагают, что l
(12.28)
Учитывая эти равенства, выполним тригонометрические преобразования:
(12.29)
Подставляя (12.29) в (12.28), имеем
(12.30)
Как видно из (12.30), разность потенциалов двух точек поля диполя, равноотстоящих от него (при данных e и r), зависит от синуса половинного угла, под которым видны эти точки от диполя (рис. 12.10), и проекции электрического момента диполя р cos a на прямую, соединяющую эти точки (рис. 12.11). Эти замечания справедливы в рамках тех ограничений, которые были сделаны при выводе формулы (12.27).
Пусть диполь, создающий электрическое поле, находится в центре равностороннего треугольника ABC (рис. 12.12). Тогда на основании (12.30) можно получить, что напряжения на сторонах этого треугольника относятся как проекции вектора 
на его стороны:
Электрический диполь и его электрическое поле
Расстояние между зарядами называется плечом диполя.
Основной характеристикой диполя является векторная величина, называемая электрическим моментом диполя (P).
Электрическое поле диполя
Диполь является источником электрического поля, силовые линии и эквипотенциальные поверхности которого изображены на рис. 13.1.
Рис. 13.1.Диполь и его электрическое поле
Центральная эквипотенциальная поверхность представляет собой плоскость, проходящую перпендикулярно плечу диполя через его середину. Все ее точки имеют нулевой потенциал (φ= 0). Она делит электрическое поле диполя на две половины, точки которых имеют соответственно положительные (φ> 0) и отрицательные (φ > λ(рис. 13.2). Обозначим через αугол между вектором Р и направлением на эту точку. Тогда потенциал, создаваемый диполем в точке А, определяется следующей формулой:
Рис. 13.2.Потенциал электрического поля, созданного диполем
Диполь
Полезное
Смотреть что такое «Диполь» в других словарях:
ДИПОЛЬ — (от греч. di приставка, означающая дважды, двойной, и polos полюс) электрический, совокупность двух равных по абс. величине разноимённых точечных зарядов (+е, е), находящихся на нек ром расстоянии l друг от друга. Осн. хар кой электрич. Д. явл.… … Физическая энциклопедия
ДИПОЛЬ — (от ди. и греч. polos полюс) 1) электрический диполь совокупность двух точечных электрических зарядов, равных по величине и противоположных по знаку, находящихся на некотором расстоянии друг от друга;2) магнитный диполь совокупность двух равных … Большой Энциклопедический словарь
диполь — антенна Словарь русских синонимов. диполь сущ., кол во синонимов: 1 • антенна (17) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
диполь — я, м. dipôle < di(s) + polos полюс. 1. физ. Совокупность двух равных по ведичине электрических зарядов, расположенных на некотором расстонии друг от друга. Крысин 1998. 2. техн. Один из типов антенн для коротких волн. Крысин 1998. Антенна… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
диполь — Совокупность двух частиц, находящихся одна от другой на расстоянии, много большем размера частиц и много меньшем расстояния от частиц до точек наблюдения, и обладающих электрическими зарядами, равными по абсолютному значению, но противоположными… … Справочник технического переводчика
ДИПОЛЬ — ДИПОЛЬ, молекула с разделенным электрическим зарядом. В КОВАЛЕНТНОЙ СВЯЗИ между двумя атомами пары электронов не обязательно равномерно распределены между атомами. В хлориде водорода (НСl) электроны притягиваются к атому хлора, имеющему больший… … Научно-технический энциклопедический словарь
Диполь — (от греческого di приставка, означающая дважды, двойной, polos полюс) гидродинамический точечная особенность в поле безвихревого течения идеальной несжимаемой жидкости, которая представляет собой предельное состояние источников и стоков равной… … Энциклопедия техники
ДИПОЛЬ — антенна, представляющая собой короткий горизонтальный или вертикальный провод, в середине к рого подводится энергия от радиопередатчика или отбирается энергия для радиоприемника. Д. применяется при работе на коротких и ультракоротких волнах и… … Технический железнодорожный словарь
ДИПОЛЬ — система двух разноименных равных по величине зарядов (электрических или магнитных), находящихся в непосредственной близости друг от друга. Д. характеризуется своим моментом, представляющим собой вектор, направленный от отрицательного заряда к… … Геологическая энциклопедия
диполь — dipole Dipol – 1) Двополюсник. Розрізняють Д. електричний і магнітний. Електричний Д. – сукупність двох рівних за абсолютною величиною різнойменних зарядів, які знаходяться на певній відстані один від одного. Характеристикою Д. електричного є… … Гірничий енциклопедичний словник
диполь — – электронейтральная частица, в которой центры частично отрицательного и частично положительного зарядов не совпадают в пространстве. Общая химия : учебник / А. В. Жолнин [1] … Химические термины
4. Токовый монополь. Токовый диполь. Электрическое поле токового диполя в неограниченной проводящей среде.
монополь – гипотетическую элементарную частицу, обладающую магнитным зарядом. в 1931 году гипотезу о ее существовании выдвинул знаменитый английский физик Поль Дирак. В отличие от обыкновенного магнита этот монополь имеет не два полюса – северный и южный, – а всего один. 
Электрический ток от положительного электрода течёт по внешней цилиндрической оболочке 1 и возвращается к минусовому электроду по стержню 2. Магнитное поле обратного тока заперто во внутренней полости цилиндра 3 и для внешнего наблюдателя – не существует.
Может применяться для ускорения, или торможения, космических аппаратов в магнитном поле планеты. При торможении токовый монополь будет генерировать электрическую энергию, что позволит задействовать электроракетные двигатели и, таким образом, увеличить силу торможения.
произведению общего тока I текущего между истоком и стоком на расстояние L между ними D =I·L.Сердце рассматривается как суммарный токовый диполь, являющийся результатом взаимодействия большого
числа элементарных диполей, которые создают одиночные волокна миокарда.(р-дипольный момент)
В вакууме или идеальном диэлектрике электрический диполь сохраняется сколь угодно долго. В проводящей среде под действием электрического поля диполя возникает движение свободных зарядов, что приводит к нейтрализации диполя. Подключение к диполю источника постоянного тока позволяет компенсировать потерю и нейтрализацию заряда в проводящей среде и сохранить диполь продолжительное время. Такую двухполюсную систему принято называть диполем. Линии тока в проводящей среде совпадают с линиями напряженности электростатического поля при одинаковой форме электродов.
5. Электробезопасность и надежность медицинской аппаратуры. Понятие о токах утечки. Единичное нарушение работы. Типы приборов по допустимым токам утечки, их обозначения, особенности.
ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ — система организационно-технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.
Надежность-способность изделия не отказывать в работе в заданных условиях эксплуатации и сохранять свою работоспособность в течение заданного интервала времени. Способность аппаратуры к безотказной работы зависит от множества параметров:
1-Вероятность безотказной работы. Она оценивается экспериментальным отношением числа N работающих(не испортившихся) за время t изделий к общему числу N0 испытывавшихся изделий.
2-интенсивность отказов. Этот показатель равен отношению числа отказов dN за время dt к произведению времени dt на общее число N работающих элементов:
ТОК УТЕЧКИ — ток, который протекает в землю или на сторонние проводящие части в электрической неповрежденной цепи. Т. у. в сети с изолированной нейтралью — ток, протекающий между фазой и землей в сети с изолированной нейтралью. Т. у. в сети постоянного тока — ток, протекающий между полюсом и землей в сети постоянного тока. Т. у. в сети с заземленной нейтралью — ток, протекающий по участку электрической цепи, соединенному параллельно с нулевым рабочим проводником, а при отсутствии нулевого рабочего проводника — ток нулевой последовательности.
Единичное нарушение-отказ одного из средств защиты от поражения электрическим током. По условиям электробезопасности единичное нарушение не должно создавать непосредственной опасности для человека. Допустимые токи утечки, мА
