Dipol to separacja przeciwnych ładunków elektrycznych. Dipol jest określany ilościowo przez jego moment dipolowy (μ).
Moment dipolowy to odległość pomnożona przez ładunek. Jednostką momentu dipolowego jest debye, gdzie 1 debye wynosi 3,34 × 10−30 Cm. Moment dipolowy jest wielkością wektorową, która ma zarówno wielkość, jak i kierunek.
Kierunek elektrycznego momentu dipolowego wskazuje od ładunku ujemnego w kierunku ładunku dodatniego. Im większa różnica w elektroujemności, tym większy moment dipolowy. Odległość oddzielająca przeciwne ładunki elektryczne wpływa również na wielkość momentu dipolowego.
Rodzaje dipoli
Istnieją dwa rodzaje dipoli:
- Dipole elektryczne
- Dipole magnetyczne
Dipol elektryczny występuje, gdy ładunki dodatnie i ujemne (jak proton i elektron lub a kation i an anion) są oddzielone od siebie. Zazwyczaj ładunki są oddzielone niewielką odległością. Dipole elektryczne mogą być tymczasowe lub trwałe. Stały dipol elektryczny nazywany jest elektretem.
Dipol magnetyczny występuje, gdy występuje zamknięta pętla
prąd elektryczny, np. pętla drutu z przepływającą przez nią elektrycznością. Każdy poruszający się ładunek elektryczny ma również powiązane pole magnetyczne. W pętli prądowej kierunek momentu dipola magnetycznego wskazuje przez pętlę za pomocą reguły uchwytu po prawej stronie. Wielkość magnetycznego momentu dipolowego to prąd pętli pomnożony przez obszar pętli.Przykłady dipoli
W chemii dipol zwykle odnosi się do rozdziału ładunków w cząsteczce między dwoma kowalencyjnie związanymi atomami lub atomami, które dzielą wiązanie jonowe. Na przykład cząsteczka wody (H2O) jest dipolem.
Strona tlenu w cząsteczce przenosi ujemny ładunek netto, podczas gdy strona z dwoma atomami wodoru ma dodatni ładunek elektryczny netto. Ładunki cząsteczki, takie jak woda, są ładunkami częściowymi, co oznacza, że nie sumują się do „1” dla protonu lub elektronu. Wszystkie cząsteczki polarne są dipolami.
Nawet liniowa niepolarna cząsteczka, taka jak dwutlenek węgla (CO2) zawiera dipole. W cząsteczce występuje rozkład ładunku, w którym ładunek jest oddzielony między atomami tlenu i węgla.
Nawet pojedynczy elektron ma magnetyczny moment dipolowy. Elektron jest ruchomym ładunkiem elektrycznym, więc ma małą pętlę prądową i generuje pole magnetyczne. Chociaż może się to wydawać sprzeczne z intuicją, niektórzy naukowcy uważają, że pojedynczy elektron może również posiadać moment dipola elektrycznego.
Stały magnes jest magnetyczny z powodu magnetycznego momentu dipolowego elektronu. Dipol magnesu prętowego wskazuje od jego magnetycznego południa do magnetycznej północy.
Jedynym znanym sposobem wytwarzania dipoli magnetycznych jest tworzenie pętli prądowych lub spin mechaniki kwantowej.
Limit dipoli
Moment dipolowy jest określony jego granicą dipola. Zasadniczo oznacza to, że odległość między ładunkami zbliża się do 0, podczas gdy siła ładunków rozchodzi się w nieskończoność. Iloczyn siły ładunku i odległości oddzielającej jest stałą wartością dodatnią.
Dipole jako antena
W fizyce inną definicją dipola jest antena, która jest poziomym metalowym prętem z drutem podłączonym do jego środka.