विद्युत द्विध्रुव: दो विपरीत आवेशों को सुपरपोज़ करना

1 · भविष्यवाणी

एक धनात्मक और एक समान ऋणात्मक आवेश एक निश्चित दूरी पर स्थित होते हैं। उनके बीच के मध्यबिंदु पर, क्या उनके क्षेत्र रद्द हो जाते हैं, या वे जुड़ जाते हैं?

2 · सेट अप

  1. द्विध्रुव प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। शुल्क ± 3 nC हैं।
  2. मध्यबिंदु पर field-strength रीडआउट सक्षम करें।
  3. प्रत्येक परीक्षण के लिए प्रत्येक चार्ज और मध्यबिंदु के बीच half-separation दूरी निर्धारित करें, और वहाँ क्षेत्र की ताकत रिकॉर्ड करें।

3 · डेटा एकत्रित करें

आधा-पृथक्करण एस (m)मध्यबिंदु ई पर क्षेत्र की ताकत (N/C)
1.00
1.60
2.50

अपने तीन परीक्षणों के लिए 1 /s² (x-अक्ष) के विरुद्ध फ़ील्ड स्ट्रेंथ E (y-अक्ष) प्लॉट करें।

4 · विश्लेषण करें

  1. एक परीक्षण के लिए, k = 8.99×10⁹ N·m²/C², q = 3 nC का उपयोग करके E = 2 kq/s² की गणना करें। तालिका से तुलना करें.
  2. बताएं कि 2 का कारक क्यों दिखाई देता है: मध्य बिंदु पर, सकारात्मक चार्ज का बाहरी क्षेत्र और नकारात्मक चार्ज का आंतरिक क्षेत्र एक ही दिशा को इंगित करता है, इसलिए उनके परिमाण रद्द होने के बजाय जुड़ जाते हैं।

5 · विस्तार

  1. एक द्विध्रुव (पृथक्करण से बहुत बड़ी दूरी) से दूर, क्षेत्र 1 /r² से भी तेजी से गिरता है - 1 /r³ के करीब - क्योंकि दो आवेशों के क्षेत्र लगभग रद्द हो जाते हैं। बताएं कि क्यों बड़ी दूरी पर near-perfect रद्द होने से क्षेत्र एकल बिंदु चार्ज से कमजोर हो जाएगा।
  2. पानी के अणु छोटे विद्युत द्विध्रुवों की तरह व्यवहार करते हैं (एक तरफ थोड़ा सकारात्मक, एक तरफ थोड़ा नकारात्मक)। बताएं कि क्यों यह द्विध्रुवीय प्रकृति पानी को नमक जैसे आयनिक यौगिकों को घोलने में मदद करती है।

इस प्रयोग के पीछे का भौतिकी

द्विध्रुव के मध्यबिंदु पर सुपरपोजिशन

दो आवेशों का शुद्ध क्षेत्र प्रत्येक के व्यक्तिगत क्षेत्र (सुपरपोजिशन) का वेक्टर योग है। किसी द्विध्रुव के मध्यबिंदु पर, धनात्मक आवेश का क्षेत्र उससे दूर इंगित करता है और ऋणात्मक आवेश का क्षेत्र उसकी ओर इंगित करता है - दोनों एक ही दिशा में - इसलिए वे जोड़ते हैं: E = 2 kq/s².

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