Контакты jokoil@mail.ru КАРТА САЙТА English

Энергодинамическая система физических величин и понятий

(ЭСВП)


Не смешивать с СИ, унифицирующей ЕДИНИЦЫ измерений (разъяснение).

На Главную

Кому и зачем это нужно?

К сведению студентов

Основные понятия физики

Формы и виды энергии

Классификация физических систем

Основная идея системы величин

Таблицы физических величин

Итоги и выводы:

     Формы и виды движения

     Подробно об угле поворота

     О движении тела по орбите

     Заряды физического поля

     Новые единицы величин         колебаний и волн

     Новая единица         температуры

     Новый взгляд на         явления переноса

     Критерии подобия всюду

     Современная революция         в метрологии

Системный подход в экономике

История систематизации
величин и единиц


Необходимость модернизации
обучения физике


Учебно-наглядные пособия


Новости сайта

Шутки на тему сайта


Oб авторе проекта

Коган И.Ш.

Диполи – системы из двух зарядов

АННОТАЦИЯ. Приведены определения диполей как систем, состоящих из двух пространственно разделенных зарядов разного знака. Поясняется физическое содержание диполей в электромагнитном и гравитационном полях. Приводится классификация электромагнитных и гравитационных диполей.

ПРИМЕЧАНИЕ: Для получения краткой справки по поводу недостаточно ясных, редко применяемых или введенных автором сайта терминов пройдитесь по ссылке Предметный указатель (от А до О и от П до Я), а по поводу примененных обозначений – по ссылке Символьный указатель (латинские буквы и греческие буквы).

Определение диполя

Диполь в буквальном переводе с греческого языка означает двухполюсник, то есть система, состоящая из двух полюсов. Определение самого термина “диполь“ автор не нашел.

Слово полюс (на латыни polus, от греческого pоlos) буквально означает ось, но это ничего не поясняет. Наиболее абстрактно звучит определение полюса в БСЭ: это “нечто диаметрально противоположное другому“. Такому определению соответствуют положительный и отрицательный заряды в электромагнетизме, если считать, что имеется в виду противоположность по знаку. Учитывая это, диполь можно считать не столько двухполюсником, сколько двухзарядником, и определить диполь как физическую систему, состоящую из двух пространственно разделенных зарядов одной природы, но противоположного знака.

Электромагнитные диполи

Рассмотрим схему электромагнитных диполей. Начнем с электростатики.

Согласно определению БСЭ электрический диполь – это “совокупность двух равных по абсолютной величине разноимённых точечных зарядов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга“. Впрочем, речь идет не столько о точечных статических зарядах, сколько о заряженных системах, центры которых отстоят друг от друга на расстоянии, названном дипольным расстоянием и обозначенным символом d. Каждый из двух зарядов разного знака называют монополем.

Обозначение d для дипольного расстояния выбрано потому, что при повороте диполя вокруг своего центра дипольное расстояние становится диаметром окружности, по которой движутся монополи. В статье, посвященной повороту диполя, показано, почему дипольное расстояние нельзя называть плечом диполя, как это принято в современной электродинамике.

Электрические заряды разного знака (+ q и – q) можно назвать электрическими монополями. Единичными электрическими монополями разного знака являются, например, электроны и позитроны. У электрона и позитрона противоположны направления их движения относительно направления их вращения вокруг собственной оси. Противоположность этих направлений и указывает на разные знаки монополей, что подробно изложено в работе В.Пакулина (2004) и кратко на странице, посвященной элементарным электрическим зарядам.

Понятие о магнитном диполе существует в электродинамике. Однако четкое определение для магнитного диполя, подобное тому, которое приведено выше для электрического диполя, автором в первоисточниках не найдено. Возможно, потому, что в современной физике категорически, хотя и необоснованно, говорится об отсутствии существования магнитных монополей (магнитных зарядов), которые как раз и образуют магнитный диполь. Причины такой необоснованности разъяснены в статье, посвященной магнитным зарядам. Как видно из схемы, и электрический, и магнитный диполи имеют одну и ту же структуру, разница лишь в характере заряда: статический он или динамический (см. терминологию зарядов физического поля).

Несколько слов о магнитных зарядах. На представленном рисунке в качестве магнитных монополей указана два движущихся заряда (+ qv и - qv). В любом замкнутом токовом контуре (а незамкнутых токовых контуров не бывает) в противоположных ветвях контура также существуют магнитные монополи, но в виде токовых зарядов (+ il и – il), являющиеся синонимами магнитных зарядов. Они равны по модулю, но разные по знаку, так как потоки зарядов (электрические токи), образующие эти токовые заряды, движутся в противоположных направлениях. В статье, посвященной магнитному заряду, детально разъяснено, что противоположно расположенные в магнитном диполе токовые заряды можно называть магнитными монополями или магнитными зарядами (кому как больше нравится).

Что характеризуют дипольные моменты в электромагнетизме

П.Пирнат (2005) предложил вести обобщенную физическую величину, названную им “моментом величины“, в виде произведения радиус-вектора на любую физическую величину (как векторную, так и скалярную). Подробнее предложение П.Пирната описано в статье, посвященной применению термина “момент“. Этому предложению как раз и соответствуют такие конструктивные параметры диполя, называемые дипольными моментами, как электрический момент pe = qd электрического диполя и магнитный момент pm = [q d] магнитного диполя.

Дипольные моменты объединяют две главные характеристики любого диполя: значение заряда (статический q или динамический q) и дипольное расстояние d. Обратим внимание на то, что уравнение для определения магнитного момента pm = [q d] = [(il) d], приведенное на схеме, отличается от уравнения pm = iSn, которое принято в современной физике для определения магнитного момента (S − площадь сечения токового контура; n − орт нормали к сечению этого контура). Но уравнение pm = iSn отличается от уравнения pm = [q d] = [(il) d] лишь по форме записи, а не по физическому содержанию, что показано в статье, посвященной повороту магнитного диполя.

Гравитационные диполи

Покажем, что понятие “диполь“ можно применять и в теории гравитации.

В физике говорят, что одноименные гравитационные массы (то есть одноименные гравитационные заряды одного знака) притягиваются друг к другу. И в качестве примеров приводят притяжение планет к Солнцу и притяжение массивных тел к Земле и друг к другу, подчиняющиеся закону всемирного тяготения Ньютона.

Однако автор не может припомнить, чтобы где-то говорилось о знаке гравитационного заряда, о том, какой из гравитационных зарядов следует считать положительным, а какой − отрицательным.

Для гравитационного поля, аналогично электромагнитному полю, также могут существовать две формы его описания: центральное, аналогичное электрическому полю и называемое нами гравистатическим полем, и вихревое, аналогичное магнитному полю и называемое гравидинамическим полем. Подробнее эти термины поясняются в статье, посвященной классификации форм описания физического поля.

Если у двух различных массивных тел (двух гравистатических зарядов) противоположны направления их движения по своим траекториям относительно направления их вращения вокруг собственных осей, как у электрона и позитрона в электромагнетизме, то таким гравистатическим зарядам (гравистатическим монополям) можно присвоить различные знаки: отрицательный знак (– mg ) и положительный знак (+ mg ). И тогда любая пара таких зарядов представляет собой гравистатический диполь.

Массивные тела на планете являются гравистатическими зарядами одного знака (mg ), поскольку движутся вместе с планетой при ее вращении вокруг собственной оси. При этом движение массивного тела вокруг оси планеты происходит по круговому контуру, так что тректорию его движения можно представить, как гравитационный токовый контурный заряд. И тогда каждое отдельное массивное тело, движущееся вместе с планетой, является гравидинамическим монополем. А два гравидинамических монополя, находящиеся в противоположных относительно нулевого меридиана полушариях планеты, составляют гравидинамический диполь, поскольку движутся в разных направлениях.

Рассмотрим, как происходит гравитационное взаимодействие между двумя гравидинамическими монополями, движущимися рядом друг с другом и параллельно друг другу. При достаточно большом радиусе планеты их можно представить в виде двух параллельных гравитационных токовых зарядов одного и того же знака, которые притягиваются друг к другу по закону, аналогичному закону Ампера для двух параллельных проводников с электрическими токовыми зарядами прямого тока одного и того же знака. Этим и объясняется как их взаимное притяжение, так и их притяжение к поверхности планеты. Аналогично можно объяснить и взаимное притяжение планет одной и той же солнечной системы, направление вращения которых относительно их солнца одинаково.

Уравнения для определения дипольных моментов в гравитационных полях аналогичны уравнениям для определения дипольных моментов в электромагнетизме.

Литература

1. Пакулин В.Н., 2011, Структура материи (Вихревая модель микромира). – СПб, НТФ "Истра", 121 с., а также Структура материи. 2004 – http://www.valpak.narod.ru
2. Pirnat P., 2005, Physical Analogies. – http://www.ticalc.org/cgi-bin/zipview?89/basic/science/physanal.zip;physanal.txt



© И. Коган Дата первой публикации 09.10.2009
Дата последнего обновления 05.01.2012

Оглавление раздела Предыдущая Следующая