Vad är ett Dipole-ögonblick?
En dipol är ett neutralt system som består av två motsatt laddade delar. Till exempel är en vattenmolekyl neutral som helhet, men en av dess ändar är positivt laddad medan den andra är negativt laddad. Ett sådant objekt kan påverka andra laddade föremål genom elektromagnetiska krafter. En dipolmoment för en dipol är en vektorkvantitet som beskriver styrkan hos detta inflytande. Dess storlek är lika med storleken på varje laddning multiplicerad med avståndet mellan systemens två delar.
Styrkan hos kraften som utövas av en dipol på en avlägsen partikel kan approximeras med ekvationen F = 2 * pkq / r 3 . Här är p dipolmomentet, k är Coulombs konstant, q är storleken på nettoladdningen på den avlägsna partikeln, och r är separationen mellan mitten av dipolen och den avlägsna partikeln. Denna approximation är nästan perfekt på systemets längdaxel så länge r är betydligt större än separationen mellan de två komponenterna i dipolen. För partiklar långt borta från denna axel överskattar approximationen kraften med så mycket som en faktor 2.
Einsteins relativitetsteori kopplar elektriska krafter till magnetiska krafter. En stångmagnetts magnetfält kan approximeras med en dipol av magnetiska laddningar, den ena nära magnetens nordpol, den andra nära sydpolen. En sådan sammansättning kallas en magnetisk dipol och påverkan den utövar på en avlägsen laddning som rör sig vinkelrätt mot fältet kan approximeras som 2 * μqs / r 3 , där μ är det magnetiska dipolmomentet och s är hastigheten.
En elektrisk ström som rör sig i en cirkulär tråd genererar ett magnetfält som liknar det för en kortstångmagnet. Det magnetiska dipolmomentet för en sådan tråd har magneten I * A , där jag är trådens ström och A är det område som den spårar ut i rymden. På atomnivå ses magnetism ofta som härrörande från elektronernas rörelse längs böjda banor. Storleken på det magnetiska dipolmomentet för en sådan partikel är lika med q * s / (2r) , där q är laddningens storlek, s är partikelns hastighet och r är banans radie.
Förutom att kvantifiera kraften hos en dipol på avlägsna laddade partiklar är dipolmomentet användbart för att bestämma kraften som ett yttre fält utövar på en dipol. Till exempel skapar en mikrovågsugn kortlivade, varierande elektriska fält. Dessa fält får vattenmolekyler, som är elektriska dipoler, att snurra. Denna rotationsrörelse leder till stigande temperatur, som lagar maten. Det maximala vridmomentet som utövas på en dipol av ett yttre fält är helt enkelt produkten från dipolmomentet och fältstyrkan.