Co to jest moment dipolowy?

Dipol jest systemem neutralnym obejmującym dwie przeciwnie naładowane części. Na przykład cząsteczka wody jest neutralna jako całość, ale jeden z jej końców jest pozytywnie naładowany, a drugi jest negatywnie naładowany. Taki obiekt może wpływać na inne naładowane obiekty poprzez siły elektromagnetyczne. Moment dipolowy dipola to ilość wektorowa opisująca siłę tego wpływu. Jego rozmiar równa się wielkości każdego ładunku, pomnożonego przez odległość między układami dwie części.

Wytrzymałość siły wywieranej przez dipol na odległej cząstce można aproksymować przy użyciu równania f = 2*pkq/r 3 . Tutaj p jest moment dipolowy, k jest stałą Coulomba, q jest rozmiar ładunku netto na odległej cząsteczce, a r jest oddzieleniem między środkiem dipola i odległej cząstki. To przybliżenie jest prawie idealne na osi podłużnej systemu, o ile r jest znacznie większy niż separation między dwoma składnikami dipolu. W przypadku cząstek z dala od tej osi przybliżenie przeszacuje siłę tak samo jak współczynnik 2.

Teoria względności Einsteina łączy siły elektryczne z siłami magnetycznymi. Pole magnetyczne magnesu słupkowego może być przybliżone przez dipol ładunków magnetycznych, jeden w pobliżu bieguna północnego magnesu, drugiego w pobliżu bieguna południowego. Taki zespół nazywa się dipolem magnetycznym, a wpływ, jaki wywiera na odległy ładunek przenoszący prostopadle do pola, może być przybliżony, ponieważ 2*μqs/r ³ , gdzie μ jest magnetycznym momentem dipolowym, a s to prędkość

Prąd elektryczny poruszający się w drucie okrągłym wytwarza pole magnetyczne podobne do pola krótkiego pręta. Magnetyczny moment dipolowy takiego drutu ma wielkość i*a , gdzie i jest prądem drutu, a a to obszarŚledzi w przestrzeni. Na poziomie atomowym magnetyzm jest często postrzegany jako wynikający z ruchu elektronów wzdłuż zakrzywionych ścieżek. Rozmiar magnetycznego momentu dipolowego dla takiej cząstki równa się q*s/(2r) , gdzie q jest rozmiarem ładunku, S jest prędkością cząstki, a r jest promieniem ścieżki.

Oprócz kwantyfikacji siły dipolu na odległych naładowanych cząstkach, moment dipolowy jest przydatny do określania siły, jaką pole zewnętrzne wywiera na dipol. Na przykład piekarnik mikrofalowy tworzy krótkotrwałe, różne pola elektryczne. Te pola powodują obrócenie cząsteczek wody, które są dipole elektryczne. Ten ruch obrotowy prowadzi do rosnącej temperatury, która gotuje jedzenie. Maksymalny moment obrotowy wywierany na dipol przez pole zewnętrzne jest po prostu iloczynem momentu dipolowego i siły pola.