电偶极子：叠加两个相反的电荷
1·预测
正电荷和相等的负电荷相距固定距离。在它们之间的中点，它们的场是抵消还是相加？
- 这些场恰好在中点处抵消。
- 这些场彼此垂直，并不是简单地相加或相消。
- 字段相加 — 两个电荷在中点沿相同方向推/拉测试电荷。
2·设置
- 打开偶极子预设并按重置。电荷为 ±3 nC。
- 启用中点处的电场强度读数。
- 为每次试验设定每个电荷与中点之间的半间距，并记录该处的电场强度。
3·收集数据
| 半分离 (m) | 中点 E 处的场强 (N/C) |
|---|---|
| 1.00 | |
| 1.60 | |
| 2.50 |
针对三次试验，绘制电场强度E（y轴）相对1/s²（x轴）的关系图。
4·分析
- 对于一项试验，使用 k = 8.99×10⁹ N·m²/C²、q = 3 nC 计算 E = 2kq/s²。与表比较。
- 解释为什么会出现2：在中点，正电荷的向外场和负电荷的向内场指向相同的方向，因此它们的大小是相加而不是抵消。
5·扩展
- 在远离偶极子的位置（距离远大于电荷间距），电场衰减得比1/r²更快，接近1/r³——这是因为两个电荷的场几乎相互抵消。请解释为什么在远距离处近乎完全的抵消，会使该电场比单个点电荷的电场更弱。
- 水分子的行为就像微小的电偶极子（一侧略带正电，一侧略带负电）。解释为什么这种偶极性质有助于水溶解盐等离子化合物。
这个实验背后的物理原理
偶极子中点的叠加
两个电荷的净场是每个电荷各自场的矢量和（叠加）。在偶极子的中点，正电荷的场指向远离它的方向，负电荷的场指向它——方向相同——所以它们相加：E = 2kq/s²。