hce_kmu
108年
物理及化學
第 14 題
There is an electric dipole in an electric field, as shown below. Which of the following statement is incorrect?
- A The dipole rotates clockwise.
- B The torque on +q points up.
- C The electric dipole moment is proportional to the distance from –q to +q.
- D The dipole has a max potential energy when it is perpendicular to E.
- E The electric dipole moment points from –q to +q.
思路引導 VIP
試著想像正電荷 $+q$ 此時被電場往右拉，而負電荷 $-q$ 被往左拉。如果我們以這對電荷的中心點作為轉動軸，這兩個拉力會讓這個桿子往哪個方向轉動？當你確定了轉動趨勢後，根據物理學中定義向量方向的「右手定則」，當轉動是在這個平面上發生時，代表「力矩向量」應該指向哪個空間維度呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你精確地抓住了物理觀念中的細節。這題的關鍵在於區分「力」與「力矩」的向量方向，你能不受干擾選出 (B)，說明你的空間向量感非常敏銳。
向量方向與右手定則
在電場 $\vec{E}$ 中，正電荷 $+q$ 受到的電場力 $\vec{F} = q\vec{E}$ 方向與電場相同（向右）。當我們討論力矩 (Torque) $\vec{\tau} = \vec{r} \times \vec{F}$ 時，必須考慮位移向量與力向量的「外積」。根據右手定則，若位移向量 $\vec{r}$（由轉軸指向 $+q$）與力向量 $\vec{F}$ 都位在紙面上，那麼產生的力矩向量必然會垂直於紙面（在此題為進入紙面），絕不可能是指向紙面上的「上方」。
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