Диполь в однородном и неоднородном электрических полях

Рис 2.1. Если диполь поместить в однородное электрическое поле, то на заряды диполя и будут действовать равные по величине и проти­воположные по направлению силы и

Эти силы образуют пару,

·

Рис 2.1.

плечо которой равно , т.е. зависит от ориентации диполя в поле.

· Модуль каждой силы равен .

· Момент пары сил ,

где - электрический момент диполя.

Переходя к векторной форме записи, получаем: . (2.2)

Момент стремится повернуть диполь так, чтобы его момент установился по направлению поля.

Чтобы увеличить угол между векторами и на , нужно совершить работу против сил, действующих на диполь в электрическом поле:

.

Эта работа идет на увеличение потенциальной энергии , которой обладает диполь в электрическом поле.

Вся потенциальная энергия диполя определяется интегралом:

.

Будем считать .

Имеем .

· Энергия диполя =0, если диполь установлен перпендикулярно полю ().

· Если диполь ориентирован по полю, то его энергия минимальна:

.

· Если диполь ориентирован против поля - энергия диполя максимальна,

.

В неоднородном поле силы и , действующие на диполь, в общем случае неодинаковы, поэтому их результирующая отлична от нуля.

Если поле изменяется в направлении оси Х, проекция сил на ось Х:

. (2.3)

Таким образом,

Дата добавления: 2015-07-19