Qu'est-ce qu'un moment dipolaire?
Un dipôle est un système neutre comprenant deux parties de charge opposée. Par exemple, une molécule d'eau est neutre dans son ensemble, mais l'une de ses extrémités est chargée positivement tandis que l'autre est chargée négativement. Un tel objet peut influencer d'autres objets chargés par le biais de forces électromagnétiques. Le moment dipolaire d'un dipôle est une quantité vectorielle décrivant la force de cette influence. Sa taille est égale à la magnitude de chaque charge, multipliée par la distance entre les deux parties du système.
La force de la force exercée par un dipôle sur une particule distante peut être approximée à l'aide de l'équation F = 2 * pkq / r 3 . Ici, p est le moment dipolaire, k est la constante de Coulomb, q est la taille de la charge nette de la particule distante et r est la séparation entre le centre du dipôle et la particule distante. Cette approximation est presque parfaite sur l'axe longitudinal du système tant que r est significativement plus grand que la séparation entre les deux composants du dipôle. Pour les particules éloignées de cet axe, l'approximation surestime la force d'un facteur 2.
La théorie de la relativité d'Einstein relie les forces électriques aux forces magnétiques. Le champ magnétique d’un barreau magnétique peut être approximé par un dipôle de charges magnétiques, l’un près du pôle nord de l’aimant, l’autre près du pôle sud. Un tel assemblage est appelé dipôle magnétique et l'influence qu'il exerce sur une charge distante se déplaçant perpendiculairement au champ peut être approchée à 2 * μqs / r 3 , où μ est le moment du dipôle magnétique et s la vitesse.
Un courant électrique circulant dans un fil circulaire génère un champ magnétique semblable 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 la zone qu'il trace dans l'espace. Au niveau atomique, le magnétisme est souvent perçu comme résultant du mouvement d'électrons le long de trajectoires courbes. La taille du moment dipolaire magnétique pour une telle particule est égale à q * s / (2r) , où q est la taille de la charge, s est la vitesse de la particule et r est le rayon du trajet.
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 variables de courte durée. Ces champs font tourner les molécules d’eau, qui sont des dipôles électriques. Ce mouvement de rotation entraîne une 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 du dipôle et de l'intensité du champ.