Co to jest pole dipolowe?

W fizyce istnieją dwa główne typy dipoli: dipol magnetyczny i dipol elektryczny. Koncepcyjnie są one podobne pod tym względem, że termin dipol oznacza „posiadający dwa bieguny”. Pole dipola jest sumą pól elektrycznych powstających z dipola w każdym punkcie obszaru, niezależnie od tego, czy jest to dipol elektryczny czy dipol magnetyczny. Pole magnetyczne Ziemi może być reprezentowane przez pole dipolowe.

Dipole elektryczne to dowolny zestaw równych i przeciwnych ładunków, jedna strona dodatnia, a druga ujemna. Atom wodoru jest dipolem, ponieważ ma jeden dodatnio naładowany proton i jeden ujemnie naładowany elektron. Jednak cząsteczka wody jest również dipolem, ponieważ elektrony są bardziej przyciągane do atomu tlenu niż dwa stabilne atomy wodoru.

Pole dipolowe otaczające dipol elektryczny jest całkowitym polem elektrycznym utworzonym z siły elektrycznej wynikającej z dwóch ładunków w dipolu działających na dodatni ładunek testowy w każdym punkcie obszaru. To pole elektryczne składa się z siły działającej na ten dodatni ładunek testowy podzielonej przez wielkość ładunku i jest on skierowany w kierunku siły. Można to łatwo zobaczyć, rysując strzałki przedstawiające wielkość siły elektromagnetycznej w każdym punkcie, a następnie rysując linie pola równoległe do kierunku siły od jednego ładunku do drugiego. Wielkość i kierunek sumy tych sił jest polem dipolowym.

Dipol magnetyczny jest zasadniczo magnesem prętowym i ma dwa różne bieguny, północny i południowy. Pole dipola zgodnie z dipolem magnetycznym to całkowite pole magnetyczne złożone z sił magnetycznych w każdym punkcie obszaru. Wszystkie magnesy mają z natury dipole. Jedno z czterech równań elektromagnetycznych opracowanych przez Jamesa Maxwella stwierdza, że ​​nie ma czegoś takiego jak monopol magnetyczny.

W geofizyce pole magnetyczne Ziemi można przedstawić jako pole dipolowe z liniami pola magnetycznego rozciągającymi się od geograficznego bieguna południowego do geograficznego bieguna północnego. Siła pola dipolowego jest maksymalna, gdy linie pola są bliżej siebie, jak na biegunach północnym i południowym, i słabnie, gdy linie pola się oddalają. Linia poprowadzona przez środek pola dipolowego, na równiku Ziemi, reprezentuje płaszczyznę równikową i jest prostopadła do linii pola magnetycznego.