Cos'è un momento dipolo?

Un dipolo è un sistema neutro comprendente due parti caricate in modo opposto. Ad esempio, una molecola d'acqua è neutra nel suo insieme, ma una delle sue estremità è carica di carico positivo mentre l'altra è caricata negativamente. Tale oggetto può influenzare altri oggetti carichi attraverso le forze elettromagnetiche. Il momento di dipolo di un dipolo è una quantità vettoriale che descrive la forza di questa influenza. La sua dimensione è uguale alla grandezza di ciascuna carica, moltiplicata per la distanza tra i sistemi due parti.

La forza della forza esercitata da un dipolo su una particella distante può essere approssimata usando l'equazione f = 2*PKQ/R 3 . Qui, p è il momento dipolo, k è costante di Coulomb, q è dimensione della carica netta sulla particella lontana e r è la separazione tra il centro del dipolo e la particella distante. Questa approssimazione è quasi perfetta sull'asse longitudinale del sistema fintanto che r è significativamente più grande del separation tra i due componenti del dipolo. Per le particelle lontane da questo asse, l'approssimazione sopravvaluta la forza di un fattore 2.

La teoria della relatività di Einstein collega le forze elettriche alle forze magnetiche. Il campo magnetico di un magnete a barra può essere approssimato da un dipolo di cariche magnetiche, uno vicino al polo nord del magnete, l'altro vicino al polo sud. Un tale assemblaggio è chiamato dipolo magnetico e l'influenza che esercita su una carica distanziale che si muove perpendicolare al campo può essere approssimata come 2*μqs/r 3 , dove μ è il momento di dipolo magnetico e s è la velocità.

Una corrente elettrica che si muove in un filo circolare genera un campo magnetico simile a quello di un magnete a barra corta. Il momento di dipolo magnetico di un tale filo ha magnitudo i*a , dove i è la corrente del filo e a è l'areaTraccia nello spazio. A livello atomico, il magnetismo è spesso visto come derivante dal movimento degli elettroni lungo percorsi curvi. La dimensione del momento di dipolo magnetico per tale particella è uguale a q*s/(2r) , dove q è la dimensione della carica, s è la velocità della particella e r è il raggio del percorso.

Oltre a quantificare la forza di un dipolo su particelle cariche distanti, il momento del dipolo è utile per determinare la forza che un campo esterno esercita su un dipolo. Ad esempio, un forno a microonde crea campi elettrici di breve durata e diversi. Questi campi causano la rotazione di molecole d'acqua, che sono dipoli elettrici. Questo movimento rotazionale porta all'aumento della temperatura, che cucina il cibo. La coppia massima esercitata su un dipolo da un campo esterno è semplicemente il prodotto del momento di dipolo e la potenza del campo.