Физика, 12 класс: Электрический ток — Диполь в однородном внешнем поле

Электрический ток. Физика, 12 класс - Диполь в однородном внешнем поле Полный курс доступен по адресу https://www.LearnFatafat.com Рассмотрим постоянный диполь с дипольным моментом p в однородном внешнем поле E. Из-за внешнего электрического поля E на заряд q действует сила, равная qE, а на заряд -q — сила, равная -qE. Сумма этих сил равна нулю. Поскольку заряды разделены конечным расстоянием, и действуют равные, но противоположно направленные силы, диполь вращается. Это похоже на равные и противоположно направленные силы, приложенные к стержню с обоих концов, вызывающие его вращение. Такая вращающая сила, стремящаяся вызвать вращение, называется крутящим моментом или парой сил. Во внешнем электрическом поле постоянный диполь испытывает крутящий момент. Величина крутящего момента «𝜏» = (qE) (2a sinθ) = 2qa E sinθ = p E sin θ Крутящий момент — это векторная величина, и его направление перпендикулярно плоскости листа, исходя из него. Следовательно, он должен быть векторным произведением. То есть, 𝜏 = p × E Концептуально можно сказать, что однородное внешнее поле E оказывает крутящий момент 𝜏 на диполь, чтобы выровнять p вдоль E. Когда они выровнены, крутящий момент будет равен нулю. То есть, когда p параллелен E или антипараллелен E, тогда результирующий крутящий момент равен нулю. θ = 0º, τ = 0 θ = 180º, τ = 0 И, если θ = 90º, τ = pE (максимум); Рассмотрим случай, когда поле неоднородно. В таком случае, хотя крутящий момент может быть равен нулю, результирующая сила не может быть равна нулю. Это потому, что электрическое поле плотнее с одной стороны, чем с другой, и поэтому силы, действующие на q и -q, неравны, и результирующая сила действует на диполь и заставляет его двигаться. Когда точка p параллельна точке E или антипараллельна ей, в любом случае результирующий крутящий момент равен нулю, однако результирующая сила, действующая на диполь, отлична от нуля. В общем случае сила зависит от ориентации точки p относительно точки E.