¿Qué es un momento dipolar?
Un dipolo es un sistema neutro que comprende dos partes con carga opuesta. Por ejemplo, una molécula de agua es neutral en su conjunto, pero uno de sus extremos tiene carga positiva mientras que el otro tiene carga negativa. Tal objeto puede influir en otros objetos cargados a través de fuerzas electromagnéticas. El momento dipolar de un dipolo es una cantidad vectorial que describe la fuerza de esta influencia. Su tamaño es igual a la magnitud de cada carga, multiplicada por la distancia entre las dos partes del sistema.
La fuerza de la fuerza ejercida por un dipolo sobre una partícula distante se puede aproximar usando la ecuación F = 2 * pkq / r 3 . Aquí, p es el momento dipolar, k es la constante de Coulomb, q es el tamaño de la carga neta en la partícula distante, y r es la separación entre el centro del dipolo y la partícula distante. Esta aproximación es casi perfecta en el eje longitudinal del sistema siempre que r sea significativamente mayor que la separación entre los dos componentes del dipolo. Para partículas muy alejadas de este eje, la aproximación sobreestima la fuerza tanto como un factor de 2.
La teoría de la relatividad de Einstein vincula las fuerzas eléctricas a las fuerzas magnéticas. El campo magnético de un imán de barra puede aproximarse mediante un dipolo de cargas magnéticas, una cerca del polo norte del imán y la otra cerca del polo sur. Tal conjunto se llama dipolo magnético y la influencia que ejerce sobre una carga distante que se mueve perpendicular al campo puede aproximarse a 2 * μqs / r 3 , donde μ es el momento dipolar magnético y s es la velocidad.
Una corriente eléctrica que se mueve en un cable circular genera un campo magnético similar al de un imán de barra corta. El momento dipolar magnético de dicho cable tiene una magnitud I * A , donde I es la corriente del cable y A es el área que traza en el espacio. A nivel atómico, el magnetismo a menudo se ve como resultado del movimiento de electrones a lo largo de caminos curvos. El tamaño del momento dipolar magnético para tal partícula es igual a q * s / (2r) , donde q es el tamaño de la carga, s es la velocidad de la partícula y r es el radio de la trayectoria.
Además de cuantificar la fuerza de un dipolo sobre partículas cargadas distantes, el momento dipolar es útil para determinar la fuerza que ejerce un campo externo sobre un dipolo. Por ejemplo, un horno de microondas crea campos eléctricos variables de corta duración. Estos campos hacen que las moléculas de agua, que son dipolos eléctricos, giren. Este movimiento de rotación conduce al aumento de la temperatura, que cocina la comida. El par máximo ejercido en un dipolo por un campo externo es simplemente el producto del momento dipolar y la intensidad del campo.