8. Электрический точечный диполь во внешнем поле.

Нетрудно заметить, что в однородном поле суммарная сила, действующая на диполь, равна нулю.

1.9.1. Силы, действующие на электрический диполь в неоднородном электрическом поле.

Рассмотрим диполь в неоднородном электрическом поле: отрицательный и положительный полюсы диполя «погружены» в поля напряженностямии соответственно, созданные неким источником (источниками).На положительный и отрицательный полюсы диполя будут действовать разные силы, поэтому и суммарная сила, действующая на диполь, будет отлична от нуля.

Тогда сила, действующая на диполь, может быть представлена в виде суммы сил, действующих на концы диполя:

Здесь представляет собой приращениена величину вдоль направления, задаваемого вектором;- производная полявдоль того же направления.

Итак, если мы диполь помещаем в неоднородное электрическое поле, то на диполь действует сила, которая может быть найдена по формуле:

1.9.2. Момент сил, действующий на точечный диполь в электрическом поле.

Посчитаем момент сил, действующих на диполь, относительно произвольной точки пространства А: он будет складываться из моментов сил, действующих на положительный и отрицательный полюсы диполя:

Мы воспользовались предположением, что из-за малости l разность приблизительно равна нулю, поэтому первым слагаемым в нашем выражении мы пренебрегаем. А так как из этого же предположения следует, что, то будем считать поле, в которое помещен диполь, однородным и обозначим это поле за. В итоге получаем:

Вот такой вращающий момент, вектор этого момента направлен перпендикулярно плоскости рисунка. Это вот что означает: если поле диполь помещён в электрическое поле , как показано на рисунке, то момент будет поворачивать его так, чтобы диполь стал параллельным, а сила будет втягивать его дальше в электрическое поле.

Заметим, что с помощью модели точечного диполя можно описать электрическое поле электронейтральной системы не только двух точечных зарядов

Диполь может служить электрической моделью многих молекул.

Электрическим дипольным моментом обладает, например, нейтральная молекула воды (H₂O), так как центры двух атомов водорода располагаются не на одной прямой с центром атома кислорода, а под углом 105° (рис). Дипольный момент молекулы воды p = 6,2·10^–30 Кл · м.

Рисунок Дипольный момент молекулы воды

Есть у вас задача 3.47.(ИРОДОВ)

Найти силу взаимодействия двух молекул воды, отстоящих друг от друга на расстояние l=10 нм, если их электрические моменты ориентированы вдоль одной и той же прямой. Дипольный момент каждой молекулы p = 6,2·10^–30 Кл · м.

По формулам и можно получить….

;

Сводка основных формул лекци 1 и 2.