O que é um momento dipolar?
Um dipolo é um sistema neutro que compreende duas partes com carga oposta. Por exemplo, uma molécula de água é neutra como um todo, mas uma de suas extremidades é carregada positivamente enquanto a outra é carregada negativamente. Esse objeto pode influenciar outros objetos carregados através de forças eletromagnéticas. O momento dipolar de um dipolo é uma quantidade vetorial que descreve a força dessa influência. Seu tamanho é igual à magnitude de cada carga, multiplicada pela distância entre as duas partes do sistema.
A força da força exercida por um dipolo em uma partícula distante pode ser aproximada usando a equação F = 2 * pkq / r 3 . Aqui, p é o momento dipolar, k é a constante de Coulomb, q é o tamanho da carga líquida na partícula distante er é a separação entre o centro do dipolo e a partícula distante. Essa aproximação é quase perfeita no eixo longitudinal do sistema, desde que r seja significativamente maior que a separação entre os dois componentes do dipolo. Para partículas distantes desse eixo, a aproximação superestima a força em até um fator de 2.
A teoria da relatividade de Einstein liga forças elétricas a forças magnéticas. O campo magnético de um ímã de barra pode ser aproximado por um dipolo de cargas magnéticas, um próximo ao polo norte do ímã e outro próximo ao polo sul. Tal conjunto é chamado dipolo magnético e a influência que exerce sobre uma carga distante movendo-se perpendicularmente ao campo pode ser aproximada em 2 * µqs / r 3 , onde µ é o momento do dipolo magnético es é a velocidade.
Uma corrente elétrica que se move em um fio circular gera um campo magnético semelhante ao de um ímã de barra curto. O momento dipolar magnético de um fio desse tipo tem magnitude I * A , onde I é a corrente do fio e A é a área que ele traça no espaço. No nível atômico, o magnetismo é frequentemente visto como resultante do movimento dos elétrons ao longo de caminhos curvos. O tamanho do momento dipolar magnético para tal partícula é igual a q * s / (2r) , onde q é o tamanho da carga, s é a velocidade da partícula er é o raio do caminho.
Além de quantificar a força de um dipolo em partículas carregadas distantes, o momento do dipolo é útil para determinar a força que um campo externo exerce sobre um dipolo. Por exemplo, um forno de microondas cria campos elétricos variáveis e de vida curta. Esses campos fazem com que as moléculas de água, que são dipolos elétricos, giram. Esse movimento rotacional leva ao aumento da temperatura, que cozinha a comida. O torque máximo exercido em um dipolo por um campo externo é simplesmente o produto do momento do dipolo e da força do campo.