ДИПО́ЛЬ ЭЛЕКТРИ́ЧЕСКИЙ

ДИПО́ЛЬ ЭЛЕКТРИ́ЧЕСКИЙ, в про­стей­шем слу­чае сис­те­ма из двух рав­ных по ве­ли­чи­не и про­ти­во­по­лож­ных по зна­ку то­чеч­ных элек­трич. за­ря­дов, на­хо­дя­щих­ся на не­ко­то­ром рас­стоя­нии $l$ друг от дру­га. Осн. ха­рак­те­ри­сти­кой Д. э. яв­ля­ет­ся ди­поль­ный мо­мент $p$ – век­тор, на­прав­лен­ный от от­ри­ца­тель­но­го за­ря­да $–q$ к по­ло­жи­тель­но­му $+q$ и чис­лен­но рав­ный про­из­ве­де­нию $ql$. В слу­чае про­из­воль­ной сис­те­мы то­чеч­ных за­ря­дов ди­поль­ный мо­мент по­лу­ча­ет­ся сум­ми­ро­ва­ни­ем по всем за­ря­дам про­из­ве­де­ний за­ря­да на его ра­ди­ус-век­тор. Ес­ли сис­те­ма элек­тро­ней­траль­на, т. е. её сум­мар­ный элек­трич. за­ряд ра­вен ну­лю, то ди­поль­ный мо­мент не за­ви­сит от то­го, в ка­кой точ­ке про­стран­ст­ва по­ме­ще­но на­ча­ло от­счё­та сис­те­мы ко­ор­ди­нат. В этом слу­чае от­ли­чие ди­поль­но­го мо­мен­та от ну­ля ука­зы­ва­ет на то, что за­ря­ды в сис­те­ме рас­пре­де­ле­ны не­сфе­ри­че­ски-сим­мет­рич­но: есть об­лас­ти про­стран­ст­ва с пре­об­ла­да­ни­ем от­ри­цат. за­ря­дов и об­лас­ти про­стран­ст­ва с пре­об­ла­да­ни­ем по­ло­жит. за­ря­дов. Ко­гда сис­те­ма за­ря­дов не элек­тро­ней­траль­на, элек­трич. ди­поль­ный мо­мент за­ви­сит от вы­бо­ра на­ча­ла от­счё­та сис­те­мы ко­ор­ди­нат и уже не слу­жит по­ка­за­те­лем ме­ры от­кло­не­ния рас­пре­де­ле­ния за­ря­дов от сфе­ри­че­ски-­сим­мет­рич­но­го. В этом слу­чае су­ще­ст­ву­ет точ­ка про­стран­ст­ва, по­мес­тив в ко­то­рую на­ча­ло от­счё­та сис­те­мы ко­ор­ди­нат, мож­но об­ра­тить в нуль элек­трич. ди­поль­ный мо­мент, это т. н. центр за­ря­да.

Электрическое поле диполя.

По­ле Д. э. на рас­стоя­ни­ях, бо́ль­ших по срав­не­нию с ли­ней­ны­ми раз­ме­ра­ми за­ня­той за­ря­да­ми об­лас­ти, с рос­том рас­стоя­ния $R$ убы­ва­ет об­рат­но про­пор­цио­наль­но $R^3$. В спе­ци­аль­но вы­бран­ных ко­ор­ди­на­тах ком­по­нен­ты на­пря­жён­но­сти по­ля $\mathbf\it{E}$ вдоль оси Д. э. $(E_p)$ и в пер­пен­ди­ку­ляр­ном на­прав­ле­нии $(E_⊥)$ (рис.) про­пор­цио­наль­ны $p$ и в га­ус­со­вой сис­те­ме еди­ниц рав­ны:  $$E_p=\frac{p}{R^3}(3cos^2\vartheta-1),$$ $$E_⊥=\frac{p}{R^3}(3cos\vartheta{sin\vartheta})$$ где ϑ – угол ме­ж­ду $p$ и ра­ди­ус-век­то­ром $R$.

Во внеш­нем элек­трич. по­ле на Д. э. дей­ст­ву­ет вра­ща­тель­ный мо­мент сил, стре­мя­щий­ся по­вер­нуть век­тор ди­поль­но­го мо­мен­та вдоль век­то­ра внеш­не­го по­ля. Ес­ли внеш­нее по­ле не­од­но­род­но, т. е. его на­пря­жён­ность раз­лич­на в раз­ных точ­ках сис­те­мы за­ря­дов, то на ди­поль дей­ст­ву­ет ещё и си­ла, стре­мя­щая­ся пе­ре­мес­тить его в об­ласть бо­лее силь­но­го по­ля. Дей­ст­вие внеш­не­го элек­трич. по­ля на ди­поль так­же про­пор­цио­наль­но $p$. Мно­гие мо­ле­ку­лы име­ют от­лич­ный от ну­ля элек­трич. ди­поль­ный мо­мент. Имен­но в ре­зуль­та­те взаи­мо­дей­ст­вия ди­поль­ных мо­мен­тов мо­ле­кул ве­ще­ст­ва и об­ра­зу­ют­ся мо­ле­ку­ляр­ные кри­стал­лы.

Во мно­гих слу­ча­ях Д. э. яв­ля­ет­ся хо­ро­шим при­бли­же­ни­ем для опи­са­ния лю­бой элек­тро­ней­траль­ной в це­лом сис­те­мы на рас­стоя­ни­ях, зна­чи­тель­но пре­вы­шаю­щих раз­ме­ры сис­те­мы. Напр., по­ляр­ные мо­ле­ку­лы мож­но при­бли­жён­но рас­смат­ри­вать как Д. э. Ато­мы, не­по­ляр­ные мо­ле­ку­лы и ио­ны в элек­трич. по­ле при­об­ре­та­ют ди­поль­ный мо­мент, т. к. со­став­ляю­щие их час­ти­цы не­сколь­ко смещают­ся под дей­ст­ви­ем внеш­не­го по­ля.

Д. э. с из­ме­няю­щим­ся во вре­ме­ни ди­поль­ным мо­мен­том из­лу­ча­ет элек­тро­маг­нит­ные вол­ны (см. Ди­поль­ное из­лу­че­ние