Диполь з електричним моментом р е = 7 пКл∙м міститься в полі довгої
нитки, зарядженої рівномірно з лінійною густиною τ = 300 нКл/м на відстані r =
8cм від неї. Обчислити силу F, яка діє на диполь, якщо вектор дипольного
електричного моменту р е орієнтований: 1) уздовж нитки, 2) за напрямом
силових ліній поля.
Ответы
Ответ:
Для обчислення сили, що діє на диполь, ми можемо використовувати вираз для сили, яка діє на електричний диполь в електричному полі:
F = τ * E,
де
F - сила, що діє на диполь,
τ - електричний момент диполя (в даному випадку, ре),
E - електричне поле.
Електричне поле (E), створене довгою ниткою зарядженою рівномірно, може бути знайдено за допомогою формули для електричного поля точкового заряду:
E = (k * λ) / r,
де
E - електричне поле,
k - електрична стала (приблизно 9 * 10^9 Н·м²/Кл²),
λ - лінійна густина заряду нитки (300 нКл/м, або 3 * 10^-7 Кл/м),
r - відстань від диполя до нитки (0,08 м, або 8 см).
Підставимо значення і розрахуємо електричне поле:
E = (9 * 10^9 Н·м²/Кл²) * (3 * 10^-7 Кл/м) / 0,08 м = 3375 Н/Кл.
Тепер ми можемо обчислити силу, що діє на диполь в обох орієнтаціях:
1) У випадку, коли електричний момент диполя розташований уздовж нитки (паралельно до електричного поля), сила діє на диполь як F1 = τ * E:
F1 = (7 * 10^-12 Кл∙м) * (3375 Н/Кл) = 2,3625 * 10^-8 Н.
2) У випадку, коли електричний момент диполя орієнтований за напрямом силових ліній поля (перпендикулярно до електричного поля), сила діє на диполь як F2 = τ * E:
F2 = (7 * 10^-12 Кл∙м) * (3375 Н/Кл) = 2,3625 * 10^-8 Н.
Отже, сила, яка діє на диполь, буде однаковою у обох орієнтаціях і дорівнює 2,3625 * 10^-8 Н.
Объяснение: