Elektrisk dipol: Superposition av två motstående laddningar

1 · Förutsäg

En positiv och en lika stor negativ laddning ligger på fast avstånd från varandra. Vid mittpunkten mellan dem, tar deras fält ut varandra eller adderas de?

• Fälten tar exakt ut varandra vid mittpunkten.
• Fälten är vinkelräta mot varandra och varken adderas enkelt eller tar ut varandra.
• Fälten adderas — båda laddningarna knuffar/drar en testladdning i samma riktning vid mittpunkten.

2 · Uppbyggnad

1. Öppna förinställningen Dipol och tryck på Återställ. Laddningarna är ±3 nC.
2. Aktivera avläsningen av fältstyrkan vid mittpunkten.
3. Ställ in halva separationsavståndet mellan varje laddning och mittpunkten för varje försök, och notera fältstyrkan där.

3 · Samla data

Rita fältstyrkan E (y-axeln) mot 1/s² (x-axeln) för dina tre försök.

4 · Analysera

1. Beräkna för ett försök E = 2kq/s² med k = 8.99×10⁹ N·m²/C², q = 3 nC. Jämför med tabellen.
2. Förklara varför faktorn 2 dyker upp: vid mittpunkten pekar den positiva laddningens utåtriktade fält och den negativa laddningens inåtriktade fält samma riktning, så deras belopp adderas i stället för att ta ut varandra.

5 · Utvidga

1. Långt från en dipol (avstånd mycket större än separationen) avtar fältet ännu snabbare än 1/r² — närmare 1/r³ — eftersom de två laddningarnas fält nästan tar ut varandra. Förklara varför en nästan perfekt utsläckning på stort avstånd gör fältet svagare än en ensam punktladdnings.
2. Vattenmolekyler uppför sig som små elektriska dipoler (en sida svagt positiv, en svagt negativ). Förklara varför denna dipolnatur hjälper vatten att lösa jonföreningar som salt.

Fysiken bakom det här experimentet

← Tillbaka till experimentet

138 gratis utskrivbara labblad i fysik