ไดโพลไฟฟ้า การซ้อนทับประจุตรงข้ามสองตัว

1 · ทำนาย

ประจุบวกกับประจุลบที่มีขนาดเท่ากันวางห่างกันเป็นระยะคงที่ ที่จุดกึ่งกลางระหว่างมัน สนามของทั้งคู่หักลบกันหรือบวกกัน

• สนามหักลบกันพอดีที่จุดกึ่งกลาง
• สนามตั้งฉากกันเอง ไม่บวกหรือหักลบกันแบบง่าย ๆ
• สนามบวกกัน — ประจุทั้งสองดัน/ดึงประจุทดสอบไปทางเดียวกันที่จุดกึ่งกลาง

2 · จัดเตรียม

1. เปิดค่าที่ตั้งไว้ dipole แล้วกดรีเซ็ต ประจุเป็น ±3 nC
2. เปิดค่าแสดงความเข้มสนามที่จุดกึ่งกลาง
3. ตั้งระยะครึ่งหนึ่งของการแยกระหว่างประจุแต่ละตัวกับจุดกึ่งกลางในแต่ละรอบ แล้วบันทึกความเข้มสนามที่นั่น

3 · เก็บข้อมูล

พล็อตความเข้มสนาม E (แกน y) กับ 1/s² (แกน x) จากสามรอบการทดลอง

4 · วิเคราะห์

1. สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ E = 2kq/s² โดยใช้ k = 8.99×10⁹ N·m²/C², q = 3 nC เทียบกับตาราง
2. อธิบายว่าเหตุใดตัวคูณ 2 จึงปรากฏ ที่จุดกึ่งกลาง สนามออกนอกของประจุบวกกับสนามเข้าในของประจุลบชี้ทิศเดียวกัน ขนาดจึงบวกกันแทนที่จะหักลบกัน

5 · ต่อยอด

1. ไกลจากไดโพล (ระยะมากกว่าระยะแยกมาก) สนามลดเร็วกว่า 1/r² — ใกล้เคียง 1/r³ — เพราะสนามของประจุทั้งสองเกือบหักลบกัน อธิบายว่าเหตุใดการหักลบเกือบสมบูรณ์ที่ระยะไกลจึงทำให้สนามอ่อนกว่าของประจุจุดเดี่ยว
2. โมเลกุลน้ำทำตัวเหมือนไดโพลไฟฟ้าเล็ก ๆ (ด้านหนึ่งเป็นบวกเล็กน้อย อีกด้านเป็นลบเล็กน้อย) อธิบายว่าเหตุใดคุณสมบัติไดโพลนี้จึงช่วยให้น้ำละลายสารประกอบไอออนิก เช่น เกลือ

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

← กลับไปการทดลอง