Elektrisk dipol: å superponere to motsatte ladninger

1 · Prediker

En positiv og en lik negativ ladning ligger en fast avstand fra hverandre. På midtpunktet mellom dem, opphever feltene deres hverandre, eller adderer de seg?

• Feltene opphever hverandre nøyaktig ved midtpunktet.
• Feltene er vinkelrett på hverandre og adderer eller opphever ikke enkelt.
• Feltene adderes — begge ladninger skyver/trekker en prøveladning i samme retning ved midtpunktet.

2 · Oppsett

1. Åpne dipol-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Ladningene er ±3 nC.
2. Aktiver feltstyrke-avlesningen ved midtpunktet.
3. Sett halvavstanden mellom hver ladning og midtpunktet for hvert forsøk, og registrer feltstyrken der.

3 · Samle inn data

Plott feltstyrke E (y-akse) mot 1/s² (x-akse) for dine tre forsøk.

4 · Analyser

1. For ett forsøk, beregn E = 2kq/s² med k = 8,99×10⁹ N·m²/C², q = 3 nC. Sammenlign med tabellen.
2. Forklar hvorfor faktoren 2 dukker opp: ved midtpunktet peker den positive ladningens utadrettede felt og den negative ladningens innadrettede felt i samme retning, så størrelsene deres adderes i stedet for å oppheve hverandre.

5 · Utvid

1. Langt fra en dipol (avstand mye større enn separasjonen) faller feltet enda raskere enn 1/r² — nærmere 1/r³ — fordi de to ladningenes felt nesten opphever hverandre. Forklar hvorfor nesten perfekt opphevelse ved stor avstand ville gjøre feltet svakere enn en enkelt punktladnings.
2. Vannmolekyler oppfører seg som bittesmå elektriske dipoler (den ene siden litt positiv, den andre litt negativ). Forklar hvorfor denne dipolnaturen hjelper vann med å løse ioneforbindelser som salt.

Fysikken bak dette eksperimentet

← Tilbake til eksperimentet

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark