|
|
עמוד:198
ה . C 9 1- — = 2 . 97 xlO Q' = q ( 1- | . ) = 4 . 04 xl 0 תשובה 26 א . השדה מפעיל על המטען החיובי כוח F = Eq בכיוון ימינה . נפרק כוח זה לרכיב בכיוון הדיפול ולרכיב בכיוון ניצב לדיפול . גודל הרכיב הניצב הוא fiqsind כפי שאפשר לראות באיור . כדי לסובב את הדיפול מזווית 9 לזווית , 6 + d 9 יש להפעיל כוח שגודלו EqsinO בכיוון ההפוך . העבודה הכרוכה בכך שווה למכפלה של הכוח בדרך , . dr אבל אם 6 נמדדת בראדיאנים , dr = add , לכן : dW = 2 Fdr = 2 Eqsind-ad 6 הגורם 2 נובע מכך שיש להפעיל כוח דומה גם על המטען השלילי . נזכור כי , 2 aq = p ולכן : dW = pEsin 6 dO את העבודה הכוללת , הדרושה כדי לסובב את הדיפול מזווית 0 לזווית , 6 נמצא בעזרת אינטרגרציה . W = pEsinOdO = pE [ -cosO ] q = pE ( -cos 8 + l ) [ 0 Jo W = pE ( l cos 61 ) וזו גם האנרגיה הפוטנציאלית של הדיפול כשהוא יוצר זווית 6 עם השדה . ב . W ( 90 ° ) = p £ ( l - cos 90 ° ) = p £ ( l - 0 ) = pE נוכל להגדיר את גודלו של המומנט הדיפולי p , כעבודה הדרושה כדי לסובבו ממצב מקביל לשדה חשמלי אחיד , למצב ניצב לשדה , כאשר עוצמת השדה היא . 1 N / C ג . כשכיוון הדיפול מנוגד לכיוון השדה . 6 = 180 ° , W ( 180 ° ) = p £ ( l-cosl 80 ° ) = 2 pE ד . לפי ההגדרה הקודמת שלנו . W ( 90 ° ) = pE , כדי לקבל , W ( 90 ° ) = 0 נפחית pE מהאנרגיה הפוטנציאלית בכל מצב ונקבל : U ( 6 ) = W ( 8 ) -pE = pE ( l-cosO ) - pE = pEcosO 1 /( 0 ) = pEcosO זו הגדרה נוחה יותר מההגדרה הקודמת שלנו , ולכן היא ההגדרה המקובלת לאנרגיה פוטנציאלית של דיפול בשדה חשמלי אחיד . שים לב כי לפי הגדרה זו האנרגיה הפוטנציאלית של הדיפול היא pE כשהוא בכיוון השדה 0 , כשהוא ניצב לשדה + pE- \ כשכיוונו הפוך לכיוון השדה ) . האנרגיה הפוטנציאלית עדיין מינימלית כאשר p הוא בכיוון , E ומקסימלית כאשר p מנוגד ל ( . ^ ה . E 90 = W ( 90 ^ = 7 . 2 x 10- ^ = 8 xl 0 _ 12 . m
|
|