Monopol, dipol, kvadropol

Razdalja 8.0

Coulombov zakon napoveduje da privlačna (ali odbojna) sila pada v razmerju 1/r2, če narašča razdalja med dvema nabojema. Vendar v naravi redko srečamo točkaste naboje. Molekule, na primer vsebujejo pozitivne in negativne naboje. Te vežejo sile, ki jih lahko razlagamo le s kvantno mehaniko. Prisotne so tudi električne sile, čeprav so pozitivni in negativni naboji vezani. Izpeljemo lahko uporabne zakone o silah, ki obravnavajo približke splošnih porazdelitev nabojev. Ponovni zagon. Sila je v N, razdalja v m.

Ta predstavitev nam omogoča študij sile med gibljivim preskusnim delcem in  poloľajem enega, dveh ali štirih fiksnih delcev. Sila med preskusnim nabojem in fiksnim točkastim nabojem, ki mu pravimo tudi monopol, sledi Coulombovemu zakonu o sili. Sistemu, ki ga predstavljata dva bližnja delca nasprotne polaritete, pravimo dipol. Dva dipola v neposredni bližini tvorita kvadropol. Kaj lahko rečemo o razlikah v diagramih odvisnosti sile od razdalje za te tri primere? Ali kaže kakšen od teh diagramov, da pada sila z razdaljo v drugačnem razmerju, kot je 1/r2? Če je tako, zakaj ni to v nasprotju s Coulombovim zakonom? Zakaj pada sila hitreje, če dodamo več nabojev?

Ko seštevamo sile zaradi več nabojev, je lahko skupna sila, ki jo povzročajo drugi delci, različna od 1/r2 odvisno od poloľaja, velikosti in predznaka nabojev. Za dipol velja, da je razdalja med pozitivnim nabojem in preskusnim nabojem praktično enaka razdalji med negativnim nabojem (dipol) in preskusnim nabojem. Če bi bila ta razdalja povsem enaka, bi  se oba naboja dipola prekrivala in bi bila skupna sila na preskusni delec enaka nič. Vendar ti razdalji nista povsem enaki. Ko seštevamo te sile, dobimo za dipol skupno silo, ki je sorazmerna 1/r3, pri kvadropolu pa bi dobili razmerje 1/r4

Ko dobiš primeren diagram, lahko z desnim klikom dobiš njegovo kopijo, da ga primerjaš z drugimi animacijami.