33. Электрический диполь и мультиполь

Электрическим диполем называют систему, состоящую из двух равных, но противоположных по знаку точечных электрических зарядов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга (плечо диполя). Основной характеристикой диполя является его электрический (или дипольный) момент - вектор, равный произведению заряда на плечо диполя, направленный от отрицательного заряда к положительному:

p = dl.

Единицей электрического момента диполя является кулон-метр.

На диполь в однородном электрическом поле действует вращающий момент, зависящий от электрического момента, ориентации диполя в поле и напряженности поля. На диполь действует сила, зависящая от его электрического момента и степени неоднородности поля

dE/dx

Если диполь ориентирован в неоднородном электрическом поле не вдоль силовой линии, то на него дополнительно действует еще и вращающий момент. Свободный диполь практически всегда втягивается в область больших значений напряженности поля.

Диполь является частным случаем системы электрических зарядов, обладающих определенной симметрией. Общее название подобных распределений зарядов - электрические мультиполя (I = 0, 1, 2 и т. д.), число зарядов мультиполя определяется выражением 2¹.

Так, мультиполем нулевого порядка (20 = 1) является одиночный точечный заряд, мультиполем первого порядка (21 = 2) - диполь, мультиполем второго порядка (22 = 4) - квадруполь, мультиполем третьего порядка (23 = 8) - октуполь и т. д. Потенциал поля мультиполя убывает на значительных расстояниях от него (R > d, где d - размеры мультиполя)

пропорционально I/R¹⁺¹. Если заряд распределен в некоторой области пространства, то потенциал электрического поля вне системы зарядов можно представить в виде некоторого приближенного ряда:

Здесь R - расстояние от системы зарядов до точки А с потенциалом Ф;

f₁, f₂, f₃.... - некоторые функции, зависящие от вида мультиполя, его заряда и от направления на точку А.

Первое слагаемое соответствует монополю, второе - диполю, третье - квадруполю и т. д. В случае нейтральной системы зарядов первое слагаемое равно нулю.

Дипольный электрический генератор (токовый диполь) В вакууме или в идеальном изоляторе электрический диполь может сохраняться сколь угодно долго. Однако в реальной ситуации (электропроводной среде) под действием электрического поля диполя возникает движение свободных зарядов, и диполь нейтрализуется. Сила тока во внешней цепи будет оставаться почти постоянной, она почти не зависит от свойств среды. Такая двухполюсная система, состоящая из истока и стока тока, называется дипольным электрическим генератором, или токовым диполем.

Автор: Подколзина В.А.

<< Назад: Электродинамика

>> Вперед: Физические основы электрокардиографии

Рекомендуем интересные статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки:

▪ Контроль и ревизия. Конспект лекций

▪ Таможенное право. Конспект лекций

▪ История культуры. Конспект лекций

Смотрите другие статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Вечная атомная батарейка 25.08.2020 Американский стартап NDB (Nano Diamond Battery) сообщил об успешных лабораторных испытаниях двух прототипов так называемых бета-гальванических батарей (betavoltaic). Такие батарейки работают на принципе преобразования радиоактивного бета-излучения в электрический ток. Утверждается, что разработка NDB не имеет себе равных и позволит "вечно" снабжать энергией абсолютно любое устройство: от носимых датчиков и смартфонов до самолетов и даже ракет. Прототипы батарейки NDB испытаны в Ливерморской национальной лаборатории и Кавендишской лаборатории Кембриджского университета. Обе лаборатории подтвердили, что эффективность сбора заряда батарейкой Nano Diamond Battery достигла рекордных значений для так называемых "алмазных батарей" на основе синтетических алмазов. Так, если сторонние разработки показывают не больше 15 % эффективности при производстве энергии, то прототипы NDB продемонстрировали эффективность на уровне 40 %. "Атомная" батарейка представляет собой радиоактивный сердечник - источник изотопов - покрытый синтетическим алмазом. Изотопы взаимодействуют с алмазом в процессе неупругого рассеяния. Это преобразует энергию излучения (бета-излучения) в электрический ток. Поскольку радиоактивное вещество способно "фонить" тысячелетиями, то срок работы такой батарейки превысит все возможные сроки работы техники, которую они будут питать. Для человека и среды такие источники питания неопасные. Наружу излучение не выходит, а алмазная оболочка стержня служит гарантией от повреждений. Лишняя энергия, вырабатываемая батарейкой, будет накапливаться в буферной емкости. Разработчики предлагают для этого суперконденсатор, но накопителем может быть та же литийионная батарея. Представьте, смартфон больше не нужно будет заряжать. Он станет самозаряжающимся! С двумя крупными производителями достигнута договоренность о совместных "полевых" испытаниях батареи Nano Diamond Battery. Имена компаний не раскрываются. Одна из них занимается производством, обслуживанием и утилизацией продуктов ядерного топлива, а вторая относится к ВПК США (оборона и военное производство).

Другие интересные новости:

▪ Употребление рыбы и старение мозга

▪ Компьютер в клавиатуре Orange Pi 800

▪ Игровой монитор MSI MPG 274URF QD

▪ Камера Xiaomi Mi PTZ для гироскутера

▪ Водородный пассажирский поезд

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Видеотехника. Подборка статей

▪ статья Да умный человек не может быть не плутом. Крылатое выражение

▪ статья Для чего в тайваньском небоскребе установлен 660-тонный стальной шар? Подробный ответ

▪ статья Машинист водоснабжения. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Доводчик стекол автомобиля. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Электролизные установки и установки гальванических покрытий. Электролизные установки получения водорода (водородные станции). Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025