проект. Моделирование электрических полей. Содержание введение 3 глава основы теории и вопросы моделирования
 Скачать 1.02 Mb.
|
1.3. ДипольЭлектрическое поле, образующееся системами из нескольких положительных и отрицательных зарядов, имеет определённые специфические особенности. Простейшая из таких систем - электрический диполь - два равных по величине и противоположных по знаку электрических заряда, расположенные на некотором расстоянии друг от друга, называемом плечом диполя. Диполь в буквальном переводе с греческого языка означает двухполюсник, то есть система, состоящая из двух полюсов. Определение самого термина «диполь» безотносительно к тому, каким он является, не нашел. Слово полюс (на латыни polus, от греческого pоlos) буквально означает ось, но это ничего не поясняет. Наиболее абстрактно звучит определение полюса в БСЭ: это «нечто диаметрально противоположное другому». Такому определению соответствуют положительный и отрицательный заряды в электромагнетизме, если считать, что имеется в виду противоположность по знаку. Учитывая это, диполь можно считать не столько двухполюсником, сколько двухзарядником, и определить диполь как физическую систему, состоящую из двух пространственно разделенных зарядов одной природы, но противоположного знака. Многие атомы и молекулы представляют собой электрические диполи. Например, молекула. У неё избыток отрицательного заряда около кислородного атома и положительного около водородных атомов. Молекула, в которой центры отрицательного и положительного заряда ядер не совпадают, является электрическим диполем Электрический диполь – это совокупность двух равных по абсолютной величине разноимённых точечных зарядов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга. Впрочем, речь идет не столько о точечных статических зарядах (терминология зарядов поясняется отдельно), сколько о заряженных системах, центры которых отстоят друг от друга на расстоянии, названном дипольным расстоянием и обозначенным символом d. Каждый из двух зарядов называют монополем. Обозначение d выбрано потому, что при повороте диполя во- круг своего центра дипольное расстояние становится диаметром окружности, по которой движутся монополи. В статье, посвященной повороту диполя, пока- зано, почему дипольное расстояние нельзя называть плечом диполя, как это принято в современной электродинамике. Электрические заряды разного знака (+ q и – q) можно назвать электрическими монополями. Единичными электрическими монополями разного знака являются электроны и позитроны. У электрона и позитрона противоположны направления их орбитального движения вокруг ядра атома относительно направления их вращения вокруг собственной оси. Противоположность этих направлений и указывает на разные знаки монополей, что подробно изложено в работе В. Пакулина [2] и кратко на странице, посвященной единичным электрическим зарядам. Теперь о магнитном диполе. Однако четкое и короткое определение для магнитного диполя, подобное тому, которое приведено выше для электрическо го диполя не найдено. Возможно, потому, что в современной физике категорически, хотя и необоснованно, говорится об отсутствии существования магнитных монополей (магнитных зарядов), которые как раз и образуют магнитный диполь. Причины такой необоснованности разъяснены в статье, посвященной магнитным зарядам. Как видно из схемы, и электрический, и магнитный диполи имеют одну и ту же структуру, разница лишь в характере заряда: статический он или динамический. Несколько слов о магнитных зарядах. В любом замкнутом токовом контуре (а незамкнутых токовых контуров не бывает) в противоположных ветвях контура существуют заряды, названные нами токовыми зарядами (+ q и – q), являющиеся синонимами магнитных зарядов. Они равны по модулю, но разные по знаку, так как потоки зарядов (электрические токи), образующие эти токовые заряды, движутся в противоположных направлениях. В статье, посвящен- ной магнитному заряду, детально разъяснено, что противоположно расположенные в магнитном диполе токовые заряды можно называть магнитными монополями или магнитными зарядами. Дипольный электрический момент– это векторная физическая величина, численно равная произведению величины заряда на расстояние между ними. |𝑝⃗𝑒| = 𝑞𝑙. (1.7) Вектор направлен от отрицательного заряда к положительному(рис.1.7). Напряжённость электрического поля диполя вычисляется с использованием принципа суперпозиции.  Рис.1.7. Электрическое поле диполя Как видно из рисунка (рис.1.7.), для суммарной силы получим 𝑟 𝐹2 = 2𝐹21 sin 𝛽 = 𝐹21𝑙, (1.8) 21 где 𝑟12= 𝑟21– расстояние между зарядами 𝑞1и 𝑞2. На линии, проходящей через центр диполя, перпендикулярно его оси, и на большом расстоянии rот его центра, напряженность [1] 𝐸 =𝑝𝑒. (1.9) 4𝜋𝗌𝗌0𝑟3 |