Диполь это кратко и понятно

Обновлено: 05.07.2024

(от греч. di — приставка, означающая дважды, двойной, и polos — полюс) электрический, совокупность двух равных по абс. величине разноимённых точечных зарядов (+е, -е), находящихся на нек-ром расстоянии l друг от друга. Осн. хар-кой электрич. Д. явл. его дипольный момент (ДМ) — вектор р, численно равный произведению l на е:p=el; принято считать, что вектор р направлен от отрицат. заряда (-е) к положительному (+е; рис. 1).

ДМ определяет электрич. поле Д. на большом расстоянии R от Д. (R->l), а также воздействие на Д. внеш. электрич. поля.

Вдали от Д. напряжённость его электрич. поля Е убывает с расстоянием как 1/R3, т. е. быстрее, чем поле точечного заряда (=-1/R2). Компоненты напряжённости поля Е вдоль оси Д. (Eр) и в перпендикулярном направлении (Е?) пропорциональны р и в Гаусса системе единиц равны:

где О — угол между р и радиусом-вектором R точки пр-ва, в к-рой измеряется поле Д.; полная напряжённость Е=?(Е2р+E2?). Т. о., на оси Д., т. е. при q=0, Ер вдвое больше, чем при q=90° (Е?=0 в обоих случаях); направление Ер в первом случае параллельно р, во втором — антипараллельно (рис. 2).

Рис. 2. Электрич. поле диполя: E — напряжённость поля в точке А, находящейся на расстоянии R от центра диполя; Ep и E? — параллельная и перпендикулярная оси диполя компоненты поля Е.

Действие внеш. электрич. поля на Д. также пропорц. р. Однородное внеш. электрич. поле Е создаёт вращающий момент M=pEsina (a — угол между Е и р; рис. 3), стремящийся повернуть Д. так, чтобы его ДМ был направлен по полю. В неоднородном электрич. поле на Д., кроме вращающего момента, действует также сила, стремящаяся втянуть Д. в область более сильного поля (рис. 4).

Электрич. поле любой в целом нейтр. системы на расстояниях, значительно больших её размеров, приближённо совпадает с полем эквивалентного Д.— электрич. полем Д. с таким же ДМ, как и у системы зарядов. Поэтому во мн. случаях электрич. Д. явл. хорошим приближением для описания таких систем на расстояниях, значительно превышающих размеры системы (см. ИЗЛУЧЕНИЕ). Напр., полярные молекулы можно приближённо рассматривать как электрич. Д.

Рис. 3. Электрич. диполь в однородном внеш. электрич. поле Е. Пара сил -F и +F стремится повернуть диполь в направлении поля.

Рис. 4. Электрич. диполь в неоднородном электрич. поле в случае, когда ДМ р направлен по полю. Сила F2 больше силы F1 результирующая сила F=F2-F1 стремится переместить диполь в область большей напряжённости внеш. поля.

Атомы, неполярные молекулы и ионы в электрич. поле приобретают ДМ, т. к. составляющие их заряж. ч-цы несколько смещаются под действием внеш. поля (см. ПОЛЯРИЗУЕМОСТЬ).

Электрич. Д. с изменяющимся во времени ДМ (вследствие изменения его длины или зарядов) явл. источником эл.-магн. излучения.

где S=na2 — площадь витка, а n — единичный вектор, перпендикулярный плоскости витка и направленный так, что с его конца ток виден текущим против часовой стрелки (рис. 5).

Вблизи от витка с током аналогия его с магн. Д. (теорема эквивалентности) несправедлива. Так, напр., в центре кругового витка напряжённость магн. поля не только не равна напряжённости поля эквивалентного Д., но даже противоположна ей по направлению (рис. 6).

Рис. 6. Магн. поле вблизи кругового тока I (а) и магн. поля (б); на больших расстояниях поля одинаковы.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1983 .


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.

Диполь
(от ди. и греч. pólos - полюс) электрический, совокупность двух равных по абсолютной величине разноимённых точечных зарядов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга. Основной характеристикой электрического Д. является его дипольный момент - вектор, направленный от отрицательного заряда к положительному и численно равный произведению заряда - е , на расстояние l между зарядами:р = el. Дипольный момент определяет электрическое поле Д. на большом расстоянии R от Д. (R"l), а также воздействие на Д. внешнего электрического поля.

Элементарный электрический диполь - совокупность двух частиц с электрическими зарядами, равными по величине и с противоположными знаками, находящихся одна от другой на весьма малом расстоянии по сравнению с расстоянием от них до точек наблюдения.

Диполь в химии-это молекула с разными зарядами на концах, например вода, где водород в силу меньшей электроотрицательности несет положительный заряд, а кислород отрицательный

Диполь -- это что-нибудь с двумя полюсами.

Может быть магнитный диполь, электрический диполь, молекула-диполь и так далее.

молекула состоящая из двух атомов связанных между собой полярной связью и имеющие одинаковые по величине и противоположные по знаку заряды

Электрическим диполем (диполем) называют систему, состоящую из двух равных, но противоположных по знаку точечных электрических зарядов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга (плечо диполя).

Основной характеристикой диполя (рис. 12.5) является его электрический момент (дипольный момент) — вектор, равный произведению заряда на плечо диполя l, направленный от отрицательного заряда к положительному:

(12.19)


Единицей электрического момента диполя является кулон-метр. Поместим диполь в однородное электрическое поле напряженностью (рис. 12.6).

На каждый из зарядов диполя действуют силы и , эти силы равны по модулю, противоположно направлены и создают момент пары сил. Как видно из рисунка, он равен

М = qElsin a = pEsin a, (12.20) или в векторной форме . (12.21)

Таким образом, на диполь в однородном электрическом поле действует момент силы, зависящий от электрического момента и ориентации диполя, а также напряженности поля.


Рассмотрим теперь диполь в неоднородном электрическом поле. Предположим, что диполь расположен вдоль силовой линии (рис. 12.7). На него действуют силы

где Е+ и Е_ — напряженности поля соответственно в месте нахождения положительного и отрицательного зарядов (на рис. 12.7 Е- > Е+). Значение равнодействующей этих сил

Введем отношение (Е_ - Е+)/l, характеризующее среднее изменение напряженности, приходящееся на единицу длины плеча диполя. Так как обычно плечо невелико, то приближенно можно считать

где dE/dx — производная от напряженности электрического поля по направлению оси ОХ, являющаяся мерой неоднородности электрического поля вдоль соответствующего направления. Из (12.23)следует, что


тогда формулу (12.22) можно представить в виде


(12.24)

Итак, на диполь действует сила, зависящая от его электрического момента и степени неоднородности поля dE/dx. Если диполь ориентирован в неоднородном электрическом поле не вдоль силовой линии, то на него дополнительно действует еще и момент силы. Таким образом, свободный диполь ориентируется вдоль силовых линий и втягивается в область больших значений напряженности поля.


До сих пор рассматривался диполь, помещенный в электрическое по­ле, однако сам диполь также является источником поля. На основании (12.18) запишем выражение для электрического потенциала поля, со­зданного диполем, в некоторой точке А, удаленной от зарядов соответ­ственно на расстояния гиг, (рис. 12.8):


(12.25)

Обычно предполагают, что l


(12.28)

Угол между и прямой АВ или ОС обозначим a, ÐAOB = b, углы aА = a + b/2 + +p/2, aВ = a - b/2 + p/2.

Учитывая эти равенства, выполним тригонометрические преобразования:


(12.29)

Подставляя (12.29) в (12.28), имеем


(12.30)

Как видно из (12.30), разность потенциалов двух точек поля диполя, равноотстоящих от него (при данных e и r), зависит от синуса половинного угла, под которым видны эти точки от диполя (рис. 12.10), и проекции электрического момента диполя р cos a на прямую, соединяющую эти точки (рис. 12.11). Эти замечания справедливы в рамках тех ограничений, которые были сделаны при выводе формулы (12.27).



Пусть диполь, создающий электрическое поле, находится в центре равностороннего треугольника ABC (рис. 12.12). Тогда на основании (12.30) можно получить, что напряжения на сторонах этого треугольника относятся как проекции вектора на его стороны:

Электрическим диполем (диполем) называют систему, состоящую из двух равных, но противоположных по знаку точечных электрических зарядов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга (плечо диполя).

Основной характеристикой диполя (рис. 12.5) является его электрический момент (дипольный момент) — вектор, равный произведению заряда на плечо диполя l, направленный от отрицательного заряда к положительному:

(12.19)





Единицей электрического момента диполя является кулон-метр. Поместим диполь в однородное электрическое поле напряженностью (рис. 12.6).

На каждый из зарядов диполя действуют силы и , эти силы равны по модулю, противоположно направлены и создают момент пары сил. Как видно из рисунка, он равен

М = qElsin a = pEsin a, (12.20) или в векторной форме . (12.21)

Таким образом, на диполь в однородном электрическом поле действует момент силы, зависящий от электрического момента и ориентации диполя, а также напряженности поля.


Рассмотрим теперь диполь в неоднородном электрическом поле. Предположим, что диполь расположен вдоль силовой линии (рис. 12.7). На него действуют силы

где Е+ и Е_ — напряженности поля соответственно в месте нахождения положительного и отрицательного зарядов (на рис. 12.7 Е- > Е+). Значение равнодействующей этих сил

Введем отношение (Е_ - Е+)/l, характеризующее среднее изменение напряженности, приходящееся на единицу длины плеча диполя. Так как обычно плечо невелико, то приближенно можно считать

где dE/dx — производная от напряженности электрического поля по направлению оси ОХ, являющаяся мерой неоднородности электрического поля вдоль соответствующего направления. Из (12.23)следует, что


тогда формулу (12.22) можно представить в виде


(12.24)

Итак, на диполь действует сила, зависящая от его электрического момента и степени неоднородности поля dE/dx. Если диполь ориентирован в неоднородном электрическом поле не вдоль силовой линии, то на него дополнительно действует еще и момент силы. Таким образом, свободный диполь ориентируется вдоль силовых линий и втягивается в область больших значений напряженности поля.


До сих пор рассматривался диполь, помещенный в электрическое по­ле, однако сам диполь также является источником поля. На основании (12.18) запишем выражение для электрического потенциала поля, со­зданного диполем, в некоторой точке А, удаленной от зарядов соответ­ственно на расстояния гиг, (рис. 12.8):


(12.25)

Читайте также: