Ροπή στο δίπολο
Με κάθε νέο μάθημα που εισάγεται, η επιστήμη είναι μια παράξενη επιστήμη που δεν σταματά ποτέ να εκπλήσσει τους μαθητές της. Όλοι γνωρίζουμε ότι το φορτίο μπορεί να βρεθεί παντού και ότι η παρουσία του μπορεί να προκαλέσει μια σειρά από φυσικά φαινόμενα. Επιπλέον, θετικά και αρνητικά φορτία εμφανίζονται σε μια ποικιλία σχημάτων και μεγεθών, με το καθένα να παρουσιάζει ένα μοναδικό σύνολο χαρακτηριστικών όταν εκτίθεται σε ένα διεγερτικό πεδίο. Έχετε ακούσει ποτέ για την έννοια του ηλεκτρικού διπόλου, συχνά γνωστό ως ηλεκτρικό δίπολο ή δίπολο; Αυτή η μοναδική στο είδος της διαμόρφωση ηλεκτρικών φορτίων, η οποία περιλαμβάνει τόσο θετικά όσο και αρνητικά φορτία, οδηγεί σε μια ενδιαφέρουσα ιδέα της φυσικής. Σε αυτήν την ανάρτηση, θα εξετάσουμε τις έννοιες του διπόλου και της ροπής με περισσότερες λεπτομέρειες. Για να είμαστε πιο συγκεκριμένοι, το ηλεκτρικό δίπολο μπορεί να θεωρηθεί ως ένα χάσμα μεταξύ θετικών και αρνητικών φορτίων που υπάρχει μεταξύ τους.
Ροπή
Η ροπή είναι μια δύναμη που μπορεί να προκαλέσει την περιστροφή ενός αντικειμένου γύρω από έναν άξονα και μετριέται σε Nm (Nm). Η δύναμη προκαλεί την επιτάχυνση ενός αντικειμένου στη γραμμική κινηματική, ενώ η ροπή είναι αυτή που προκαλεί την επιτάχυνση ενός αντικειμένου όταν κινείται υπό γωνία ως προς το επίπεδο κίνησης.
Η ροπή είναι ένα διανυσματικό μέγεθος. Η κατεύθυνση του διανύσματος ροπής καθορίζεται από την κατεύθυνση της δύναμης που ασκείται στον άξονα του άξονα του κινητήρα.
Ο όρος «ροπή» είναι γνωστός σε όλους όσους έχουν ανοίξει ποτέ μια πόρτα με τα χέρια του. Όταν κάποιος θέλει να ανοίξει μια πόρτα, θα πρέπει να σπρώξει την πλευρά της πόρτας που είναι πιο μακριά από τους μεντεσέδες. Η ώθηση στην πλευρά που είναι πιο κοντά στους μεντεσέδες απαιτεί τη χρήση πολύ μεγαλύτερης δύναμης. Παρά το γεγονός ότι η εργασία είναι η ίδια και στις δύο περιπτώσεις (η μεγαλύτερη δύναμη θα διοχετευόταν σε μικρότερη απόσταση), οι άνθρωποι συνήθως προτιμούν να χρησιμοποιούν λιγότερη δύναμη, γι' αυτό και η λαβή της πόρτας βρίσκεται συνήθως στο εσωτερικό της πόρτας.
τ=rFsinθ
Ηλεκτρικό δίπολο
Ηλεκτρικό φορτίο μπορεί να βρεθεί παντού γύρω μας, και υπάρχουν πολλά παραδείγματα που αποδεικνύουν ότι αυτό το φαινόμενο είναι αληθινό. Πότε ήταν η τελευταία φορά που δοκιμάσατε να τυλίξετε τα μαλλιά σας σε μια πετσέτα και να περάσετε τα δάχτυλά σας μέσα από τα μαλλιά; Θα δείτε ότι μερικά από τα μαλλιά σας θα τραβήξουν τη χτένα ως αποτέλεσμα αυτού. Το ηλεκτρικό φορτίο ευθύνεται κυρίως για αυτό το φαινόμενο. Αυτή η ενότητα θα προσπαθήσει να ερμηνεύσει τη συμπεριφορά των αντίθετων φορτίων όταν διατηρούνται σε ασφαλή απόσταση το ένα από το άλλο. Στην ηλεκτροστατική, αυτό είναι γνωστό ως η ιδέα του ηλεκτρικού διπόλου και είναι μια θεμελιώδης έννοια που πρέπει να κατανοηθεί.
Υπάρχουν δύο τύποι διπόλων στον ηλεκτρομαγνητισμό:μόνιμα και αναστρέψιμα. Όταν ασχολούμαστε με το διαχωρισμό θετικών και αρνητικών φορτίων που βρίσκονται σε οποιοδήποτε ηλεκτρομαγνητικό σύστημα, χρησιμοποιείται ένα ηλεκτρικό δίπολο για να γίνει αυτό. Για απλότητα, θεωρήστε ένα ζεύγος ηλεκτρικών φορτίων με ίσο μέγεθος αλλά αντίθετο πρόσημο που χωρίζεται από μια μικρή απόσταση, η οποία είναι συνήθως μικρότερη από ένα μέτρο.
Τι είναι η διπολική στιγμή;
Είναι ουσιαστικά μια ακριβής μέτρηση της αντοχής ενός ηλεκτρικού διπόλου. Σύμφωνα με επιστημονικά και μαθηματικά συμπεράσματα, το μέγεθος της διπολικής ροπής ισούται με το γινόμενο ενός από τα φορτία και την απόσταση διαχωρισμού τους (d). Λάβετε υπόψη ότι η διπολική ροπή είναι ένα διανυσματικό μέγεθος του οποίου η κατεύθυνση είναι αρνητική προς θετική. Η ηλεκτρική διπολική ροπή ενός ζεύγους ίσων και αντίθετων φορτίων ορίζεται ως p =qd, όπου p είναι το μέγεθος των φορτίων πολλαπλασιαζόμενο με την απόσταση μεταξύ τους.
Ροπή και ο υπολογισμός της
Εξετάστε την περίπτωση όπου ένα δίπολο υπόκειται σε ένα ομοιόμορφο εξωτερικό πεδίο προκειμένου να προσδιοριστεί η ροπή που βιώνει το δίπολο όταν βρίσκεται σε ένα εξωτερικό πεδίο. Το δίπολο βιώνει τη μέγιστη ροπή όταν κρατιέται κάθετα στο μαγνητικό πεδίο.
Είναι εύκολο να δούμε ότι το δίπολο βρίσκεται σε μεταφορική ισορροπία αφού η καθαρή δύναμη είναι ίση με μηδέν. Η περιστροφική ισορροπία, από την άλλη πλευρά, παραμένει ασαφής. Εξετάστε το ακόλουθο σενάριο:το δίπολο μπορεί να παραμείνει σε ακίνητη θέση, αλλά θα περιστρέφεται με μια συγκεκριμένη γωνιακή ταχύτητα.
Χρησιμοποιώντας πειραματικά στοιχεία, έχει αποδειχθεί ότι και οι δύο ηλεκτροστατικές δυνάμεις (qE) συμπεριφέρονται ως ροπή που παρέχεται με αριστερόστροφο προσανατολισμό. Ως αποτέλεσμα, όταν το δίπολο τοποθετηθεί σε ένα εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο που είναι ομοιόμορφο, θα αρχίσει να περιστρέφεται.
Συμπέρασμα
Ένα ηλεκτρικό δίπολο είναι μια μοναδική στο είδος της διαμόρφωση ηλεκτρικών φορτίων, η οποία περιλαμβάνει τόσο θετικά όσο και αρνητικά φορτία. Ο όρος "ροπή" είναι γνωστός σε όλους όσους έχουν ανοίξει ποτέ μια πόρτα με τα χέρια τους. Η ροπή είναι μια δύναμη που προκαλεί επιτάχυνση ενός αντικειμένου στη γραμμική κινηματική. Υπάρχουν δύο τύποι διπόλων στον ηλεκτρομαγνητισμό:μόνιμα και αναστρέψιμα. Ένα δίπολο είναι ένα ζεύγος ηλεκτρικών φορτίων με ίσο μέγεθος αλλά αντίθετο πρόσημο που το χωρίζει μια μικρή απόσταση. Το μέγεθος της διπολικής ροπής είναι ίσο με το γινόμενο οποιουδήποτε από τα φορτία και την απόσταση διαχωρισμού τους (d). Όταν ένα δίπολο τοποθετηθεί σε ένα ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο, θα αρχίσει να περιστρέφεται. Και οι δύο ηλεκτροστατικές δυνάμεις (qE) συμπεριφέρονται ως ροπή που παρέχεται με αριστερόστροφο προσανατολισμό.
