Τι είναι μια διπολική στιγμή;

Ένα δίπολο είναι ένα ουδέτερο σύστημα που περιλαμβάνει δύο αντίθετα φορτισμένα μέρη.Για παράδειγμα, ένα μόριο νερού είναι ουδέτερο στο σύνολό του, αλλά ένα από τα άκρα του είναι θετικά φορτισμένο ενώ το άλλο είναι αρνητικά φορτισμένο.Ένα τέτοιο αντικείμενο μπορεί να επηρεάσει άλλα φορτισμένα αντικείμενα μέσω ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων.Η διπολική στιγμή ενός διπόλου είναι μια ποσότητα διανυσμάτων που περιγράφει την ισχύ αυτής της επιρροής.Το μέγεθος του ισούται με το μέγεθος κάθε φορτίου, πολλαπλασιασμένο με την απόσταση μεταξύ των συστημάτων δύο τμημάτων.

Η αντοχή της δύναμης που ασκείται από ένα δίπολο σε ένα μακρινό σωματίδιο μπορεί να προσεγγιστεί χρησιμοποιώντας την εξίσωση f ' 2*pkq/r ³.Εδώ, p είναι η διπολική στιγμή, k είναι η σταθερά του Coulomb, q είναι το μέγεθος του καθαρού φορτίου στο μακρινό σωματίδιο και r είναι ο διαχωρισμός μεταξύ του κέντρου του διπόλου και του μακρινού σωματιδίου.Αυτή η προσέγγιση είναι σχεδόν τέλεια στον διαμήκη άξονα του συστήματος, εφόσον το r είναι σημαντικά μεγαλύτερος από τον διαχωρισμό μεταξύ των δύο συστατικών του διπόλου.Το μαγνητικό πεδίο ενός μαγνήτη ράβδων μπορεί να προσεγγιστεί από ένα δίπολο μαγνητικών φορτίων, ένα κοντά στον βόρειο πόλο του μαγνήτη, ο άλλος κοντά στον νότιο πόλο.Ένα τέτοιο συγκρότημα ονομάζεται μαγνητικό δίπολο και η επιρροή που ασκεί σε ένα μακρινό φορτίο που κινείται κάθετα στο πεδίο μπορεί να προσεγγιστεί ως

2* mu; Qs/r

3 ^{, όπου} mu; S είναι η ταχύτητα. Ένα ηλεκτρικό ρεύμα που κινείται σε ένα κυκλικό σύρμα παράγει ένα μαγνητικό πεδίο παρόμοιο με αυτό ενός μαγνήτη μικρού ράβδου.Η μαγνητική διπολική στιγμή ενός τέτοιου καλωδίου έχει μέγεθος i*a

, όπου

i είναι το ρεύμα του καλωδίου και a είναι η περιοχή που εντοπίζει στο διάστημα.Σε ατομικό επίπεδο, ο μαγνητισμός συχνά θεωρείται ότι προκύπτει από την κίνηση των ηλεκτρονίων κατά μήκος καμπυλωμένων διαδρομών.Το μέγεθος της μαγνητικής διπολικής ροπής για ένα τέτοιο σωματίδιο ισούται με q*s/(2r) , όπου q είναι το μέγεθος του φορτίου, s είναι η ταχύτητα του σωματιδίου και r είναι η ακτίνα, είναι η ακτίνα,της διαδρομής Εκτός από την ποσοτικοποίηση της δύναμης ενός διπόλου στα μακρινά φορτισμένα σωματίδια, η ροπή διπολικού είναι χρήσιμη για τον προσδιορισμό της δύναμης που ασκεί ένα εξωτερικό πεδίο σε ένα δίπολο.Για παράδειγμα, ένας φούρνος μικροκυμάτων δημιουργεί βραχύβια, ποικίλα ηλεκτρικά πεδία.Αυτά τα πεδία προκαλούν μόρια νερού, τα οποία είναι ηλεκτρικά διπόλια, να περιστρέφονται.Αυτή η περιστροφική κίνηση οδηγεί σε αυξανόμενη θερμοκρασία, η οποία μαγειρεύει το φαγητό.Η μέγιστη ροπή που ασκείται σε ένα δίπολο από ένα εξωτερικό πεδίο είναι απλά το προϊόν της διπολικής στιγμής και της αντοχής του πεδίου.