Elektrischer Dipol im E-Feld < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 16:32 So 31.05.2009 | | Autor: | svenm |
| Aufgabe | Betrachten wir einen physikalischen Dipol, also zwei Ladungen q und -q im Abstand [mm] \overrightarrow{d} [/mm] , in einem elektrischen Feld [mm]\overrightarrow{E} [/mm], so ist das Drehmoment bzgl. des Mittelpunkts 0 gegeben durch [mm]
\overrightarrow{N}=\bruch{\overrightarrow{d}}{2}\times \overrightarrow{E}(0) q - \bruch{\overrightarrow{d}}{2}\times \overrightarrow{E}(0) (-q)= q \overrightarrow{d}\times \overrightarrow{E}(0) = \overrightarrow{p}\times \overrightarrow{E} [/mm].
Das Drehmoment N steht senkrecht auf p und E(0). Es kann also das Dipolmoment nicht in Richtung des Feldes drehen. Ein freies Dipolmoment p wird aufgrund des Drehmoments um die Feldrichtung präzedieren. |
Hallo zusammen,
obiger Text steht bei uns im Skript zur theoretischen Elektrostatik. Ich frage mich: Warum sollte da eine Präzession stattfinden? Bei magnetischen Dipolmomenten sehe ich es ein (ein Kreisstrom hat ja einen Drehimpuls), aber warum sollte sich ein elektrisches Dipolmoment wie ein Kreisel bewegen? Meiner Meinung nach würde sich ein elektrisches Dipolmoment einfach so in das E-Feld hineindrehen, dass am Ende [mm] \overrightarrow{d} \parallel \overrightarrow{E} [/mm] gilt. Die positive Ladung erfährt ja eine Kraft entlang der Feldlinien, die negative entgegengesetzt. Wo liegt mein Denkfehler? Oder ist das Skript in diesem Punkt falsch (eine frühere Ausgabe hat auch keine Präzession vorhergesagt)?
Vielen Dank für die Antworten
Sven
Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt.
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 17:58 So 31.05.2009 | | Autor: | leduart |
Hallo
1. was du dir vorstellst ist 2d, d.h. der Dipol liegt z.bsp in der Papierebene, das E-feld parallel zum Papier. indem Fall wuerde die praezession in eine Schwingung des Dipols um die E- Richtung entarten. er waere ja nicht in Ruhe, wenn er in der Richtung von E zeigte, sondern haette da schon nen drehimpuls, wuerde also ueber die "Ruhelage" die du annimmst weiterdrehen, das drehmoment aendert ab da seine Richtung usw. also schwingung.
Jetzt lass den Vektor d bzw p noch ne komponente in Richtung senkrecht zum Papier haben, dann hast du ne echte Praezession.
Wenn ich mir was veranschauliche, nehm ich immer meinen Stift als Vektor und ueberleg dann, dann macht man nicht den Fehler, den man bei ner ebenen Zeichnung macht. Hier also E in Richtung deiner Tischplatte, dein stift irgendwie schraeg dazu.
Gruss leduart
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 20:51 So 31.05.2009 | | Autor: | svenm |
Hallo zurück!
Vielen Dank für deine Hilfe! Dass der Dipol bei Parallelstellung nicht ruhig stehenbleibt, sondern eine Schwingbewegung ausführt, wurde mir dank dir jetzt klar.
Allerdings verstehe ich immer noch nicht, wie eine "echte" Präzession zustande kommen kann. Ich habe ja nur zwei Vektoren, nämlich [mm] \overrightarrow{E}[/mm] und [mm]\overrightarrow{p}[/mm], und diese zwei Vektoren liegen immer in einer Ebene (wenn sie nicht parallel sind). Ich kann also meine "Papierebene" immer so definieren, dass beide Vektoren vollständig drinliegen, womit ich wieder deinen "entarteten" Fall hätte.
Was mich auch immer noch wundert, ist der Satz meines Professors (s.o.): "Das Drehmoment N [...] kann also das Dipolmoment nicht in Richtung des Feldes drehen"
Anscheinend ja doch! Nur schwingt es aufgrund der Trägheit über die Parallelstellung hinaus.
Nochmal danke!
Sven
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Hallo!
Also, eine Präzession kann nur dann auftreten, wenn der Dipol sich vorher schon in Bewegung befand. Letztendlich ist das wie beim Fadenpendel. Lenkst du es aus und läßt es los, wird es durch die Ruhelage schwingen.
Wenn du ihm aber eine tangentiale Geschwindigkeitskomponente mitgibst, wird das Pendel elliptische Bahnen um die Ruhelage ziehen.
Vermutlich ist das so gemeint, denn ich denke, daß typische molekulare Dipole immer in Bewegung sind. Da gibts immer sowas wie einen Kreiseleffekt und damit Präzession.
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