ДИПО́ЛЬ ЭЛЕКТРИ́ЧЕСКИЙ
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
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.
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).
