16.Электрический диполь. Дипольный момент.

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

P=qd [Кл/м]

17. 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.