Ηλεκτρικό δίπολο: Υπέρθεση δύο αντίθετων φορτίων

1 · Πρόβλεψε

Θετικό και ίσο αρνητικό φορτίο κάθονται σε σταθερή απόσταση. Στο μέσο σημείο μεταξύ τους, τα πεδία τους αναιρούνται ή αθροίζονται;

• Τα πεδία αναιρούνται ακριβώς στο μέσο σημείο.
• Τα πεδία είναι κάθετα μεταξύ τους και δεν απλώς προστίθενται ή αναιρούνται.
• Τα πεδία προστίθενται — και τα δύο φορτία ωθούν/έλκουν δοκιμαστικό φορτίο προς την ίδια διεύθυνση στο μέσο σημείο.

2 · Διάταξη

1. Άνοιξε την προεπιλογή dipole και πάτησε Επαναφορά. Τα φορτία είναι ±3 nC.
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη έντασης πεδίου στο μέσο σημείο.
3. Ρύθμισε την απόσταση μισού-διαχωρισμού μεταξύ κάθε φορτίου και του μέσου σημείου για κάθε δοκιμή, και κατέγραψε την ένταση πεδίου εκεί.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Χαράξε την ένταση πεδίου E (άξονας y) έναντι του 1/s² (άξονας x) για τις τρεις δοκιμές σου.

4 · Ανάλυση

1. Για μία δοκιμή, υπολόγισε E = 2kq/s² χρησιμοποιώντας k = 8.99×10⁹ N·m²/C², q = 3 nC. Σύγκρινε με τον πίνακα.
2. Εξήγησε γιατί εμφανίζεται ο παράγοντας 2: στο μέσο σημείο, το εξερχόμενο πεδίο του θετικού φορτίου και το εισερχόμενο πεδίο του αρνητικού φορτίου δείχνουν προς την ίδια διεύθυνση, ώστε τα μέτρα τους προστίθενται αντί να αναιρούνται.

5 · Επέκταση

1. Μακριά από δίπολο (απόσταση πολύ μεγαλύτερη από τον διαχωρισμό), το πεδίο πέφτει ακόμη ταχύτερα από 1/r² — πιο κοντά σε 1/r³ — επειδή τα πεδία των δύο φορτίων σχεδόν αναιρούνται. Εξήγησε γιατί σχεδόν τέλεια ακύρωση σε μεγάλη απόσταση θα έκανε το πεδίο ασθενέστερο από σημειακού φορτίου.
2. Τα μόρια νερού συμπεριφέρονται σαν μικροσκοπικά ηλεκτρικά δίπολα (η μία πλευρά ελαφρώς θετική, η άλλη ελαφρώς αρνητική). Εξήγησε γιατί αυτή η διπολική φύση βοηθά το νερό να διαλύει ιοντικές ενώσεις όπως το αλάτι.

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής