Was ist ein Dipolfeld?
In der Physik gibt es zwei Haupttypen von Dipolen, einen magnetischen Dipol und einen elektrischen Dipol. Konzeptionell ähneln sie sich darin, dass der Begriff Dipol "mit zwei Polen" bedeutet. Ein Dipolfeld ist die Summe der elektrischen Felder, die sich an jedem Punkt in einem Bereich aus dem Dipol ergeben, unabhängig davon, ob es sich um einen elektrischen Dipol oder einen magnetischen Dipol handelt. Das Erdmagnetfeld kann durch ein Dipolfeld dargestellt werden.
Elektrische Dipole sind jede Menge gleicher und entgegengesetzter Ladungen, eine Seite positiv und eine Seite negativ. Ein Wasserstoffatom ist ein Dipol, da es ein positiv geladenes Proton und ein negativ geladenes Elektron hat. Ein Wassermolekül ist jedoch auch ein Dipol, da Elektronen mehr vom Sauerstoffatom angezogen werden als von den beiden stabilen Wasserstoffatomen.
Das Dipolfeld, das einen elektrischen Dipol umgibt, ist das gesamte elektrische Feld, das sich aus der elektrischen Kraft aufgrund der zwei Ladungen innerhalb des Dipols zusammensetzt, die an jedem Punkt in dem Bereich auf eine positive Testladung einwirken. Dieses elektrische Feld besteht aus der Kraft auf diese positive Testladung geteilt durch die Größe der Ladung und ist in Richtung der Kraft. Dies kann leicht gesehen werden, indem Pfeile gezeichnet werden, um die Größe der elektromagnetischen Kraft an jedem Punkt darzustellen, und dann Feldlinien parallel zur Richtung der Kraft von einer Ladung zur anderen gezeichnet werden. Die Größe und Richtung der Summe dieser Kräfte ist das Dipolfeld.
Ein magnetischer Dipol ist im Wesentlichen ein Stabmagnet und hat zwei unterschiedliche Pole, Nord und Süd. Das Dipolfeld gemäß einem magnetischen Dipol ist das Gesamtmagnetfeld, das sich aus den Magnetkräften an jedem Punkt in dem Gebiet zusammensetzt. Alle Magnete sind von Natur aus Dipole. Eine der vier von James Maxwell entwickelten elektromagnetischen Gleichungen besagt, dass es keinen magnetischen Monopol gibt.
In der Geophysik kann das Erdmagnetfeld als Dipolfeld mit Magnetfeldlinien dargestellt werden, die sich vom geografischen Südpol zum geografischen Nordpol erstrecken. Die Stärke des Dipolfeldes ist maximal, wenn die Feldlinien näher beieinander liegen, wie am Nord- und Südpol, und schwächt sich mit zunehmendem Abstand der Feldlinien ab. Eine Linie, die durch die Mitte des Dipolfelds am Erdäquator gezogen wird, stellt die Äquatorialebene dar und verläuft senkrecht zu den Magnetfeldlinien.