Электрический диполь. Электрический диполь во внешнем электрическом поле

В однородном электрическом поле вектор напряженности имеет одно и то же направление в любой точке и на диполь будут действовать силы F+ и F-. Очевидно, что эти силы равны по модулю F+= F-=q*E и противоположны по направлению. Они образуют пару сил, плечо которой равно l*sinα. Модуль момента этой пары сил равен произведению силы и плеча M=q*E*l*sinα=P*E*sinα.

Однородное электрическое поле стремится повернуть диполь таким образом, чтобы векторы P и E стали параллельными. При повороте на угол a энергия диполя измениться на величину:

При α=π/2 потенциальная энергия равна нулю, а значит и постоянная интегрирования C=0. И тогда W=-P*E*cosα. Существуют два положения равновесия диполя в однородном электростатическом поле: когда векторы P и E параллельны и антипараллельны. В первом

случае α=0, соответственно cos0=1, потенциальная энергия отрицательна. Во втором случае cos180=-1 и потенциальная энергия положительна. Состояние устойчивого равновесия соответствует минимуму потенциальной энергии системы, или по-другому это означает, что при выведении системы из равновесия возникают силы, которые стремятся вернуть ее в первоначальное состояние.

В таком поле диполь будет поворачиваться до устойчивого состояния. Однако поскольку сила, действующая на отрицательный заряд больше за силу, действующую на положительный заряд (F->F+), то диполь будет втягиваться в более сильное поле.

Равнодействующая этих сил равна

Поиск по сайту: