Elektrisk dipol: Superposition af to modsatte ladninger

1 · Forudsig

En positiv og en lige så stor negativ ladning står på fast afstand. Ved midtpunktet mellem dem — ophæver deres felter hinanden, eller lægges de sammen?

• Felterne ophæver hinanden præcis ved midtpunktet.
• Felterne står vinkelret på hinanden og lægges ikke simpelt sammen eller ophæves.
• Felterne lægges sammen — begge ladninger skubber/trækker en testladning i samme retning ved midtpunktet.

2 · Opsætning

1. Åbn forudstillingen dipole, og tryk på Nulstil. Ladningerne er ±3 nC.
2. Slå feltstyrkeaflæsningen til ved midtpunktet.
3. Indstil halvafstanden mellem hver ladning og midtpunktet for hvert forsøg, og notér feltstyrken dér.

3 · Saml data

Afbild feltstyrke E (y-aksen) mod 1/s² (x-aksen) for dine tre forsøg.

4 · Analysér

1. Beregn for ét forsøg E = 2kq/s² med k = 8.99×10⁹ N·m²/C², q = 3 nC. Sammenlign med tabellen.
2. Forklar, hvorfor faktoren 2 opstår: ved midtpunktet peger den positive ladnings udadrettede felt og den negative ladnings indadrettede felt samme vej, så deres størrelser lægges sammen i stedet for at ophæve hinanden.

5 · Udvid

1. Langt fra en dipol (afstand meget større end separationen) aftager feltet endnu hurtigere end 1/r² — tættere på 1/r³ — fordi de to ladningers felter næsten ophæver hinanden. Forklar, hvorfor næsten perfekt ophævelse på stor afstand ville gøre feltet svagere end en enkelt punktladnings.
2. Vandmolekyler opfører sig som bittesmå elektriske dipoler (den ene side let positiv, den anden let negativ). Forklar, hvorfor denne dipolnatur hjælper vand med at opløse ionforbindelser som salt.

Fysikken bag dette eksperiment

← Tilbage til eksperimentet

138 gratis printbare fysik-labark