Elektrische dipool: twee tegengestelde ladingen superponeren

1 · Voorspel

Een positieve en een even grote negatieve lading staan op vaste afstand van elkaar. Heffen hun velden elkaar op het middelpunt ertussen op, of tellen ze op?

2 · Opstelling

  1. Open de voorinstelling dipole en druk op Herstel. De ladingen zijn ±3 nC.
  2. Zet de veldsterkte-aflezing op het middelpunt aan.
  3. Stel voor elke meting de halve scheidingsafstand tussen elke lading en het middelpunt in en noteer daar de veldsterkte.

3 · Verzamel gegevens

Halve afstand s (m)Veldsterkte op het middelpunt E (N/C)
1.00
1.60
2.50

Zet voor je drie metingen de veldsterkte E (y-as) uit tegen 1/s² (x-as).

4 · Analyseer

  1. Reken voor één meting E = 2kq/s² uit met k = 8.99×10⁹ N·m²/C², q = 3 nC. Vergelijk met de tabel.
  2. Leg uit waarom de factor 2 verschijnt: op het middelpunt wijst het naar buiten gerichte veld van de positieve lading en het naar binnen gerichte veld van de negatieve lading dezelfde kant op, dus hun groottes tellen op in plaats van elkaar op te heffen.

5 · Verdiep

  1. Ver van een dipool (afstand veel groter dan de scheiding) valt het veld nog sneller af dan 1/r² — dichter naar 1/r³ — omdat de velden van de twee ladingen elkaar bijna opheffen. Leg uit waarom bijna perfecte opheffing op grote afstand het veld zwakker maakt dan dat van één puntlading.
  2. Watermoleculen gedragen zich als kleine elektrische dipolen (één kant licht positief, één kant licht negatief). Leg uit waarom deze dipoolaard water helpt ionverbindingen zoals zout op te lossen.

De natuurkunde achter dit experiment

Superpositie op het middelpunt van een dipool

Het netto veld van twee ladingen is de vectorsom van hun afzonderlijke velden (superpositie). Op het middelpunt van een dipool wijst het veld van de positieve lading van hem af en het veld van de negatieve lading naar hem toe — beide in dezelfde richting — dus ze tellen op: E = 2kq/s².

← Terug naar experiment

Elektromagnetisme

138 gratis printbare labwerkbladen voor natuurkunde