Vad är ett dipolmoment?
En dipol är ett neutralt system som omfattar två motsatt laddade delar.Till exempel är en vattenmolekyl neutral som helhet, men ett av dess ändar är positivt laddade medan den andra är negativt laddad.Ett sådant objekt kan påverka andra laddade föremål genom elektromagnetiska krafter.Dipolmomentet för en dipol är en vektorkvantitet som beskriver styrkan i detta inflytande.Dess storlek är lika med storleken på varje laddning, multiplicerad med avståndet mellan systemen 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 längsgående axel 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 av 2.
Einsteins teori om relativitetslänkar elektriska krafter till magnetiska krafter.Magnetfältet för en stångmagnet kan approximeras med en dipol av magnetiska laddningar, en nära magnetens nordpol, den andra nära sydpolen.En sådan sammansättning kallas en magnetisk dipol och det inflytande som den utövar på en avlägsen laddning som rör sig vinkelrätt mot fältet kan approximeras som 2* mu; qs/r 3 , där mu; 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 kort stångmagnet.Det magnetiska dipolmomentet för en sådan tråd har storleken i*a , där i är trådens ström och a är det område som den spårar ut i rymden.På atomnivån ses magnetism ofta som uppstår från rörelse av elektroner längs böjda stigar.Storleken på det magnetiska dipolmomentet för en sådan partikel är lika med q*s/(2r) , där q är storleken på laddningen, s är partikelns hastighet och r är radienav vägen.
Förutom att kvantifiera kraften hos en dipol på avlägsna laddade partiklar är dipolmomentet användbart för att bestämma kraften som ett externt fält utövar på en dipol.Till exempel skapar en mikrovågsugn kortlivad, varierande elektriska fält.Dessa fält orsakar 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 externt fält är helt enkelt produkten från dipolmomentet och fältstyrkan.