Wat is een dipoolmoment?
Een dipool is een neutraal systeem dat twee tegengesteld geladen delen omvat. Een watermolecule is bijvoorbeeld als geheel neutraal, maar een van de uiteinden is positief geladen terwijl de andere negatief is geladen. Een dergelijk object kan andere geladen objecten beïnvloeden door elektromagnetische krachten. Het dipoolmoment van een dipool is een vectorgrootheid die de sterkte van deze invloed beschrijft. De grootte is gelijk aan de grootte van elke lading, vermenigvuldigd met de afstand tussen de twee delen van het systeem.
De sterkte van de kracht uitgeoefend door een dipool op een deeltje op afstand kan worden geschat met behulp van de vergelijking F = 2 * pkq / r 3 . Hier is p het dipoolmoment, k is de constante van Coulomb, q is de grootte van de netto lading op het verre deeltje, en r is de scheiding tussen het centrum van de dipool en het verre deeltje. Deze benadering is bijna perfect op de lengteas van het systeem, zolang r aanzienlijk groter is dan de scheiding tussen de twee componenten van de dipool. Voor deeltjes ver weg van deze as, overschat de benadering de kracht met een factor 2.
Einsteins relativiteitstheorie verbindt elektrische krachten met magnetische krachten. Het magnetische veld van een staafmagneet kan worden benaderd door een dipool van magnetische ladingen, een nabij de noordpool van de magneet, de andere nabij de zuidpool. Een dergelijke assemblage wordt een magnetische dipool genoemd en de invloed die het uitoefent op een loodrecht op afstand bewegende lading kan worden geschat als 2 * μqs / r 3 , waarbij μ het magnetische dipoolmoment is en s de snelheid is.
Een elektrische stroom die in een cirkelvormige draad beweegt, genereert een magnetisch veld vergelijkbaar met dat van een korte staafmagneet. Het magnetische dipoolmoment van een dergelijke draad heeft grootte I * A , waarbij I de stroom van de draad is en A het gebied is dat het in de ruimte volgt. Op atomair niveau wordt magnetisme vaak gezien als het gevolg van de beweging van elektronen langs gebogen paden. De grootte van het magnetische dipoolmoment voor een dergelijk deeltje is gelijk aan q * s / (2r) , waarbij q de grootte van de lading is, s de snelheid van het deeltje is en r de straal van het pad.
Naast het kwantificeren van de kracht van een dipool op verre geladen deeltjes, is het dipoolmoment nuttig voor het bepalen van de kracht die een extern veld op een dipool uitoefent. Een magnetron creëert bijvoorbeeld kortstondige, variërende elektrische velden. Deze velden zorgen ervoor dat watermoleculen, die elektrische dipolen zijn, gaan draaien. Deze rotatiebeweging leidt tot een stijgende temperatuur, die het voedsel kookt. Het maximale koppel dat door een extern veld op een dipool wordt uitgeoefend, is eenvoudig het product van het dipoolmoment en de veldsterkte.