Was ist ein Dipolmoment?
Ein Dipol ist ein neutrales System, das zwei entgegengesetzt geladene Teile umfasst. Zum Beispiel ist ein Wassermolekül als Ganzes neutral, aber eines seiner Enden ist positiv aufgeladen, während das andere negativ aufgeladen ist. Ein solches Objekt kann andere geladene Objekte durch elektromagnetische Kräfte beeinflussen. Das Dipolmoment eines Dipols ist eine Vektormenge, die die Stärke dieses Einflusses beschreibt. Seine Größe entspricht der Größe jeder Ladung, multipliziert mit dem Abstand zwischen den Systemen zwei Teile. Hier ist p das Dipolmoment, k ist Coulombs Konstante, q ist die Größe der Nettoladung auf dem entfernten Teilchen und r die Trennung zwischen dem Zentrum des Dipols und dem entfernten Teilchen. Diese Näherung ist auf der Längsachse des Systems nahezu perfekt, solange r signifikant größer ist als die Separation zwischen den beiden Komponenten des Dipols. Für Partikel, die weit von dieser Achse entfernt sind, überschätzt die Näherung die Kraft um einen Faktor von 2.
Einsteins Theorie der Relativitätstheorie verbindet die elektrischen Kräfte mit magnetischen Kräften. Das Magnetfeld eines Stabmagneten kann durch einen Dipol magnetischer Ladungen angenähert werden, einem in der Nähe des Nordpols des Magneten, der andere in der Nähe des Südpols. Eine solche Assemblage wird als magnetischer Dipol bezeichnet und der Einfluss, den sie auf eine entfernte Ladung ausübt, die sich senkrecht zum Feld bewegt
Ein elektrischer Strom, der sich in einem kreisförmigen Draht bewegt, erzeugt ein Magnetfeld, das dem eines kurzen Stangenmagneten ähnelt. Das magnetische Dipolmoment eines solchen Drahtes hat eine Größe i*a , wobei i der Strom des Drahtes und a der Bereich istEs spindert im Weltraum. Auf atomarer Ebene wird der Magnetismus oft als aus der Bewegung von Elektronen entlang gekrümmter Pfade angesehen. Die Größe des magnetischen Dipolmoments für ein solches Teilchen entspricht q*s/(2r) , wobei q die Größe der Ladung ist, s die Geschwindigkeit des Partnchens und r ist der Radius des Pfades.
Zusätzlich zur Quantifizierung der Kraft eines Dipols auf entfernten geladenen Partikeln ist das Dipolmoment nützlich, um die Kraft zu bestimmen, die ein externes Feld auf einem Dipol ausübt. Beispielsweise erzeugt ein Mikrowellenofen kurzlebige, unterschiedliche elektrische Felder. Diese Felder verursachen Wassermoleküle, die elektrische Dipole sind, um zu drehen. Diese Rotationsbewegung führt zu einer steigenden Temperatur, die das Essen kocht. Das maximale Drehmoment, das durch ein externes Feld auf einem Dipol ausgeübt wird, ist einfach das Produkt des Dipolmoments und der Feldstärke.