Qu'est-ce qu'un moment dipolaire?

Un dipôle est un système neutre comprenant deux pièces de chargé opposée. Par exemple, une molécule d'eau est neutre dans son ensemble, mais l'une de ses extrémités est positivement chargée tandis que l'autre est chargée négativement. Un tel objet peut influencer d'autres objets chargés à travers les forces électromagnétiques. Le moment dipolaire d'un dipôle est une quantité vectorielle décrivant la force de cette influence. Sa taille est égale à l'amplitude de chaque charge, multipliée par la distance entre les systèmes deux parties.

La résistance de la force exercée par un dipôle sur une particule éloignée peut être approximée en utilisant l'équation f = 2 * pkq / r

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. Ici, p est le moment dipolaire, k est la constante de Coulomb, q est la taille de la charge nette sur la particule éloignée, et r est la séparation entre le centre du dipôle et la particule éloignée. Cette approximation est presque parfaite sur l'axe longitudinal du système tant que r est significativement plus grand que la séparation entre les deux composantes du dipôle. Pour les particules loin de cet axe, l'approximation surestime la force autant qu'un facteur 2.

La théorie de la relativité de

Einstein relie les forces électriques aux forces magnétiques. Le champ magnétique d'un aimant à barre peut être approximé par un dipôle de charges magnétiques, l'une près du pôle nord de l'aimant, l'autre près du pôle Sud. Un tel assemblage est appelé dipôle magnétique et l'influence qu'elle exerce sur une charge éloignée se déplaçant perpendiculaire au champ peut être approximée en tant que 2 * μqs / r ³ , où μ est le moment dipolaire magnétique et s est la vitesse.

Un courant électrique se déplaçant dans un fil circulaire génère un champ magnétique similaire à celui d'un aimant à barre courte. Le moment dipolaire magnétique d'un tel fil a une magnitude i * a , où i est le courant du fil et a est la zoneIl retrace dans l'espace. Au niveau atomique, le magnétisme est souvent considéré comme résultant du mouvement des électrons le long des chemins incurvés. The size of the magnetic dipole moment for such a particle equals q*s/(2r), where q is the size of the charge, s is the speed of the particle, and r is the radius of the path.

En plus de quantifier la force d'un dipôle sur des particules chargées distantes, le moment dipolaire est utile pour déterminer la force qu'un champ externe exerce sur un dipôle. Par exemple, un four à micro-ondes crée des champs électriques de courte durée et variables. Ces champs provoquent la rotation des molécules d'eau, qui sont des dipôles électriques. Ce mouvement de rotation conduit à l'augmentation de la température, qui cuit les aliments. Le couple maximal exercé sur un dipôle par un champ externe est simplement le produit du moment dipolaire et la résistance du champ.