懸浮偶極子實驗裝置

A. 偶極子的介紹

偶極子一般指相距很近的符號相反的一對電荷或「磁荷」。譬如，由正負電荷組成的電偶極子，其電場線分布如圖。地球磁場可以近似地看作磁偶極子場。在物探中，研究偶極子場是很重要的。因為理論計算表明，均勻一次場中球形礦體的激發極化二次場與一個電流偶極子的電流場等效，某些磁異常也可以用磁偶極子場來研究。用等效的偶極子場來代替相應電電場、磁場的研究，可以簡單清楚地得到場的空間分布形態和基本的定量概念，也便於作模型實驗。在電磁學里，有兩種偶極子（dipole）：電偶極子是兩個分隔一段距離，電量相等，正負相反的電荷。磁偶極子是一圈封閉循環的電流，例如一個有常定電流運行的線圈，稱為載流迴路。偶極子的性質可以用它的偶極矩描述。電偶極矩由負電荷指向正電荷，大小等於正電荷量乘以正負電荷之間的距離。磁偶極矩的方向，根據右手法則，是大拇指從載流迴路的平面指出的方向，而其它拇指則指向電流運行方向，磁偶極矩的大小等於電流乘以線圈面積。除了載流迴路以外，電子和許多基本粒子都擁有磁偶極矩。它們都會產生磁場，與一個非常小的載流迴路產生的磁場完全相同。但是，現時大多數的科學觀點認為這個磁偶極矩是電子的自然性質，而非由載流迴路生成。

B. 地球擁有一個大磁場，那麼飛行器要有多強的磁場才能使其懸浮甚至飛行

我們需要離心力使磁性微粒運動產生向上動能的同時改變飛行器主磁體的物質原子核向上微便而產生的於地球引力相反的內力場能。這樣我們就可以抵消引力場能並被地球引力場排斥做飛行了。這是一個外星人告訴我的，他們的UFO就是這樣飛行的，說的太簡單了，但是誰能聽懂啊。

C. 偶極子天線的用途

你好，偶極子天線就是對稱振子，最常用的是半波振子
偶極子天線是研究線天線的基礎，它有很多特性，比如輻射特性
阻抗特性，波長縮短效應，諧振特性等
是陣列天線的重要組成部分，關鍵你的問題有點籠統，不知具體想問什麼
沒關系，我就是這個專業的，有問題可以探討

D. 偶極輻射是什麼

偶極輻射是指垂直於電偶極方向輻射最強，平行方向輻射為零。「偶極輻射」是天文學專有名詞，又稱「偶極子輻射」。

知識點延伸：

偶極子一般指相距很近的符號相反的一對電荷或「磁荷」。譬如，由正負電荷組成的電偶極子，其電場線分布如圖。地球磁場可以近似地看作磁偶極子場。在物探中，研究偶極子場是很重要的。因為理論計算表明，均勻一次場中球形礦體的激發極化二次場與一個電流偶極子的電流場等效，某些磁異常也可以用磁偶極子場來研究。用等效的偶極子場來代替相應電電場、磁場的研究，可以簡單清楚地得到場的空間分布形態和基本的定量概念，也便於作模型實驗。

E. 什麼是偶極子聲源

偶極子聲源
來源：《環境學詞典》
資料時間：2003年08月第1版
詳細內容：由兩個相距很近，其間隔遠小於波長，強度相等，且相位相反（相角差180°）的單極子源組成的聲源，其輻射指向性呈8字形。如鐵路列車的車輪是成對的，理論分析和實驗測試表明具有偶極子聲源的特徵。偶極子源沒有質量或熱量變化（兩邊抵消），但需要外加振動力，所以是力聲源。流體中如有物體與流體相互作用時就產生不穩定的反作用力，如旋轉的螺旋槳、流體流過閥門或格子等均為偶極子源。

F. 偶極子的類別

永久磁鐵的磁偶極矩來自於電子內稟的磁偶極矩。長條形的永久磁鐵稱為條形磁鐵，其兩端稱為指北極和指南極，其磁偶極矩的方向是由指南極朝向指北極。這常規與地球的磁偶極矩恰巧相反：地球的磁偶極矩的方向是從地球的地磁北極指向地磁南極。地磁北極位於北極附近，實際上是指南極，會吸引磁鐵的指北極；而地磁南極位於南極附近，實際上是指北極，會吸引磁鐵的指南極。羅盤磁針的指北極會指向地磁北極；條形磁鐵可以當作羅盤使用，條形磁鐵的指北極會指向地磁北極。
根據當前的觀察結果，磁偶極子產生的機制只有兩種，載流迴路和量子力學自旋。科學家從未在實驗里找到任何磁單極子存在的證據。 兩個相距很近的等量異號點電荷組成的系統稱為電偶極子。電偶極子的特徵用電偶極矩p=ql描述，其中l是兩點電荷之間的距離，方向規定由-q指向+q。電偶極子在外電場中受力矩作用而旋轉，使其電偶極矩轉向外電場方向。電偶極矩就是電偶極子在單位外電場下可能受到的最大力矩，故簡稱電矩。如果外電場不均勻，除受力矩外，電偶極子還要受到平移作用。電偶極子產生的電場是構成它的正、負點電荷產生的電場之和。
有一類電介質分子的正、負電荷中心不重合，形成電偶極子，稱為有極分子；另一類電介質分子的正、負電荷中心重合，稱為無極分子，但在外電場作用下會相對位移，也形成電偶極子。在電介質物理學和原子物理學中，電偶極子是很重要的模型。應用有偶極子天線。 一個載流的小閉合圓環稱為磁偶極子，即一個小電流環。
當場點到載流小線圈的距離遠大於它的尺寸時，這個載流小線圈就是一個磁偶極子。磁荷觀點認為，磁場是由磁荷產生的，磁針的N極帶正磁荷，S極帶負磁荷，磁荷的多少用磁極強度qm來表示。相距l、磁極強度為±qm的一對點磁荷，當l遠小於場點到它們的距離時，±qm構成的系統叫磁偶極子。
與電偶極子的比較，在遠離偶極子處，磁偶極子和電偶極子的場分布是相同的，但在偶極子附近，二者場分布不同。
引申：磁感線是閉合的，電場線是間斷的。

G. 有一個科學家讓青蛙懸浮的原理是什麼

在一個不是鐵磁性容器中放有永久（電）磁鐵兩塊並使兩個同極面相對，在磁鐵的上面放一個和容器同質的可以活動的托盤再在上面放上青蛙即可使青蛙懸浮在半空中。磁場中同極性相斥的原理。用來製造磁懸浮列車等。

H. 求電偶極子連線上任一點的電場強度

設正負電荷相距L，E1=KQ/(r-0.5L)^2，E2=KQ/(r+0.5L)^2，E=E1-E2=2rLQ/{4πεo(r^2-0.25L^2)^2}

利用高斯定理解電場，需要其具有良好的對稱性分布。電偶極子的電場只具有極軸對稱分布，不能用高斯定理。

1，可以以偶極子的中點為原點建立球坐標系，用庫倫定律和疊加原理求電場分布，一般可以求出其極軸 和 中垂線上的電場分布。

2，分別求出每個點電荷的電勢分布，進行標量疊加。再對電勢求梯度就可以得到電場分布。原則上可以得到任意一點的電場強度。

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電場強度計算：

電場中某一點的電場強度在數值上等於單位電荷在那一點所受的電場力。試驗電荷的電量、體積均應充分小，以便忽略它對電場分布的影響並精確描述各點的電場。

場強是矢量，其方向為正的試驗電荷受力的方向，其大小等於單位試驗電荷所受的力。場強的單位是伏/米，1伏/米=1牛/庫。場強的空間分布可以用電場線形象地圖示。

電場強度遵從場強疊加原理，即空間總的場強等於各電場單獨存在時場強的矢量和，即場強疊加原理是實驗規律，它表明各個電場都在獨立地起作用，並不因存在其他電場而有所影響。以上敘述既適用於靜電場也適用於有旋電場或由兩者構成的普遍電場。電場強度的疊加遵循矢量合成的平行四邊形定則。

電場強度的大小，關繫到電工設備中各處絕緣材料的承受能力、導電材料中出現的電流密度、端鈕上的電壓，以及是否產生電暈、閃絡現象等問題，是設計中需考慮的重要物理量之一。

I. 岩石磁性的野外和實驗室測量

岩礦石磁性參數測定是岩石磁學研究的基礎性工作。根據所用測定場地的不同，岩礦石磁性參數測定分為野外現場測定和實驗室內測定兩大類。在勘探地球物理中，必須通過實驗測定的磁性參數是總磁化強度、剩餘磁化強度及磁化率。

1.岩石磁性的實驗室測定

在實驗室內可以測定岩石磁化率、剩餘磁化強度、飽和磁化強度、矯頑磁力、居里點和磁化強度的穩定性等參數。根據所依據的測量原理，可以將實驗室內的岩石磁性測量方法分為磁法測量和感應法測量兩大類。

（1）磁法測量：磁法測量所使用的儀器可以是專用的無定向磁力儀，也可以是用於野外生產的常規磁力儀。其測量原理是根據實際所觀測到的磁場值，利用磁偶極子的場強公式計算標本的磁化率。根據標本相對於探頭的位置，可以將測量方法分為三種：①高斯第一位置法；②高斯第二位置法；③無定向位置法。

在高斯第一位置法中，探頭的軸線與標本的中心線相重合，其位置在標本的正上方或正下方；在高斯第二位置法中，探頭的軸線與標本的磁軸相垂直；在無定向位置法中，探頭與標本之間在位置上沒有對應關系。

根據磁場理論，磁偶極矩為p的磁偶極子在空間中產生的磁場為

岩石物理學基礎

設標本的體積為V，則

p=（κH+M_r）V （4-6-2）

利用這兩個公式可以根據觀測數據計算出標本的磁化率和剩餘磁化強度。

（2）感應測量法：磁法直接測量標本產生的磁場。與此相反，感應法測量標本的感應電動勢。根據電磁感應理論，當通有電流的線圈中放入了磁性體後，線圈中要產生附加的感應電動勢。同理，當岩石標本相對於通電線圈的位置發生變化時，線圈中的感應電動勢也要發生變化。在得到了感應電動勢的變化以後，可以根據電磁感應理論中的有關公式計算出剩餘磁化強度和磁化率。

感應法測量的專用儀器稱為旋轉磁力儀。

（3）退磁：為了測量剩餘磁化強度的大小及方向，需要對岩石標本進行退磁處理，以消除掉現代磁場對標本磁性的影響。同時，退磁處理還可以消除一些其他因素的影響。

退磁處理的理論基礎是電磁感應理論和溫度對磁性的影響理論。

2.岩石磁性的野外測定

實驗室內所測定的標本是處於非自然狀態下的岩石樣品。因此，在實驗室內所得到的岩石磁性參數值與其在自然狀態下的參數值會有一定的差別。為了得到岩石在自然狀態下的磁性參數，可以採用地面、航空或井中磁測的有關方法技術。在野外觀測數據的基礎之上，通過利用現代地球物理反演方法，可以計算出地下磁性體的總磁化強度和磁化率。

利用磁化率測井，可以在鑽孔中直接測出岩層的磁化率。目前，磁化率測井都是根據電磁感應原理進行的。在磁化率測井儀中，作為探頭的靈敏元件一般是一個螺線管或扇形線圈。根據電磁感應原理，自感為L的線圈所儲存的磁能為

岩石物理學基礎

式中：I為線圈中的電流強度。在線圈外部，空間中任一點處的磁能密度為

岩石物理學基礎

對這個公式進行積分，得到

岩石物理學基礎

式中積分域V包括線圈內外的全空間。

當探頭由不導磁的岩層（μ=1）進入到磁性岩層中時，其自感的改變數為

岩石物理學基礎

根據這個公式並假設探頭所產生的磁場與磁偶極子的場等效，可以根據測量數據計算出岩層的磁化率。

J. 計算偶極矩中P＝Lq式中的q指偶極子中哪部分的電荷

你好，計算偶極矩中P＝Lq式中的q指偶極子中的電荷方式——
假設距離為l，電量為±q的兩個點電荷構成一個電偶極子,用電偶極矩（簡稱偶極矩）μ＝ql來表徵。偶極矩是一個向量，方向規定從負電荷指向正電荷。一組點電荷{qi}的偶極矩由下式計算：,式中ri是從坐標原點到電荷qi的徑矢。正負電荷中心不重合的分子稱為極性分子,可以抽象地看成一個偶極子,用它的偶極矩來度量其極性的大小。分子偶極矩中原子核電荷的貢獻為,qα和rα分別為核a的電荷及其徑向量；電子的貢獻為，其中ρ(r)是空間r點的電子電荷密度。總偶極矩。偶極矩用庫·米作單位。
在外電場存在時分子的電子電荷密度和核幾何構型偏離其平衡位置，稱為變形極化，由此產生的偶極矩稱誘導偶極矩μi，其大小與外加有效電場強度E成正比：，式中比例系數α稱為分子的極化率；ε0為真空介電常數。
在外電場存在下,一個偶極子的勢能為:V＝-μ·E＝-μE cosθ，式中θ是E和μ之間的夾角。極性分子雖然有永久偶極矩,但由於熱運動，偶極矩的取向是紊亂的,在沒有外加電場存在時宏觀物體中分子的平均偶極矩為零。當加上外電場後，偶極子沿電場強度方向擇優取向，根據玻耳茲曼定律可以求得分子由於轉向產生的平均偶極矩μt為：,式中k為玻耳茲曼常數，T為熱力學溫度。於是在外電場存在時分子的總平均偶極矩μa為：，式中μi為誘導偶極矩。若單位體積內有N個分子,則在電場存在下它的表觀偶極矩為。P又稱為介質的極化強度向量。通常定義摩爾極化率為：式中NA為阿伏伽德羅數。 PM與介質的介電常數ε有直接的關系, ,式中Μ、d分別為介質的分子量和密度。上式稱為克勞修斯－莫索提－德拜方程式，它給出一種測定分子的極化率和永久偶極矩的方法：在不同溫度下測定介質的介電常數和密度，求出PM與溫度的關系，就可以由PM對1/T作圖得到的直線的截距和斜率求出α和μ的數值。
實驗資料證明：如果給分子的每個化學鍵和基團指定適當的偶極矩，則分子的偶極矩近似等於它的各個鍵偶極矩和基團偶極矩的矢量和。例如CH3Cl的偶極矩近似等於三個C—H鍵偶極矩和一個C—Cl鍵偶極矩的矢量和，或者一個CH3基團偶極矩和一個C—Cl鍵偶極矩的矢量和。利用這種方法可以近似計算幾何結構已知的分子的偶極矩。反過來，根據測定的偶極矩可以區別分子異構體或推斷分子的幾何構型。例如二氯乙烯有兩個異構體，沸點分別為60.3℃和47.5℃。前者的偶極矩不等於零，而後者等於零，由此可以判斷前者為順式異構體，而後者為反式異構體。
一個偶極子在遠離其中心R 處產生的電勢為 ，式中γ為μ和r之間的夾角。因此極性分子與其周圍分子之間存在偶極相互作用。這種作用影響物質的許多性質，例如使沸點升高。高極性分子組成的液體的介電常數大,是離子型化合物的良好溶劑,因為它一方面通過離子－偶極作用產生溶劑化離子，一方面減弱正負離子間的庫侖引力，兩者都有助於組成化合物的離子分散到溶劑中去。