Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Диполь в электрическом поле

Читайте также:
  1. B) дипольно- релаксационная поляризация
  2. В поперечном электрическом поле
  3. В продольном электрическом поле
  4. Движение ионов в электрическом поле
  5. Движение электронов в поперечном электрическом поле
  6. Движение электронов в тормозящем электрическом поле
  7. Движение электронов в ускоряющем электрическом поле
  8. Движение электронов в электрическом поле
  9. Диполь.
  10. Дипольного взаимодействия.
  11. Диэлектрики в электрическом поле

 

Рассмотрим действие на жесткий диполь однородного электрического поля (рис. 44.1).

На каждый заряд диполя электрическое поле действует: на положительный - с силой в направлении поля; на отрицательный - с силой в противоположном направлении. В однородном поле . Поэтому эти силы образуют пару сил с плечом

 

, (44.1)

 

где α – угол между направлениями векторов и . Пара сил создает вращающий момент

. (44.2)

 

Так как , то, учитывая формулу (44.1), выражение (44.2) записываем в виде

.

 

Поскольку - электрический момент диполя, то получаем

 

. (44.3)

 

Это выражение представляет собой модуль векторного произведения векторов и , поэтому для вектора следует записывать

. (44.4)

 

Однородное электрическое поле стремится ориентировать диполь в направлении поля, т. е. расположить его так, чтобы вектор совпал с направлением вектора (рис. 44.2). В этом случае на заряды действуют силы и , растягивающие диполь. В очень сильных полях может произойти разрыв связи между зарядами диполя и они станут свободными. Если это относится к молекулам диэлектрика, то в нем появляются свободные электрические заряды и возникает электрический ток - происходит пробой диэлектрика.

При изменении направления поля положение диполя также изменится. Если диполь помещен в переменное электрическое поле, то он там будет совершать колебательное движение относительно некоторого положения равновесия.

Пусть теперь диполь находится в неоднородном электрическом поле, напряженность которого возрастает в направлении оси Х (рис. 44.3). Из рисунка следует, что , поэтому и . Тогда можно найти равнодействующую сил , направленную вдоль оси Х и перемещающую диполь в область более сильного поля при одновременном повороте диполя по часовой стрелке. Это будет в том случае, если угол a острый. Если диполь расположить так, что угол a тупой, то диполь будет поворачиваться и одновременно двигаться поступательно в противоположном направлении, т. е. в область более слабого поля до тех пор, пока угол a не станет острым. После этого происходит движение в область более сильного поля.

Найдем потенциальную энергию, которой обладает диполь во внешнем электрическом поле. Для этого определим работу, совершаемую внешними силами при повороте диполя, используя выражения (13.9) и (44.3):

 

.

 

Учитываем, что совершенная работа равна приращению потенциальной энергии , и получаем

 

.

 

Производим интегрирование полученного выражения

 

,

 

где С - постоянная интегрирования, значение которой зависит от начальных условий. Для удобства выбирают , и выражение энергии диполя принимает вид



 

. (44.5)

 

Из этой формулы следует:

1) если , то , диполь обладает минимальной энергией, т. е. находится в состоянии устойчивого равновесия;

2) если , то ;

3) если , то , т. е. энергия диполя максимальна и он находится в состоянии неустойчивого равновесия.

Выражение (44.5) для энергии диполя получено для случая, когда он находится в однородном электрическом поле. Однако эта формула справедлива и для неоднородного поля.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Полярные и неполярные диэлектрики | Поляризация диэлектриков

Дата добавления: 2014-01-05; Просмотров: 3241; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2019) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.002 сек.