Momentul dipolului electric sau pur și simplu momentul dipolului sistemului de încărcare q i este suma produselor din cantitățile de încărcare prin vectorii lor de rază.
.
De obicei, momentul dipolului este notat cu litera latină d sau cu litera latină p.
Unitatea naturală de măsurare a încărcăturii dipolice în sistemul SI este pandantivul pe metru. deși o astfel de unitate este extrem de mare pentru utilizare practică, deci sunt folosite și alte unități. În fizica atomică, unitatea Debye este de obicei utilizată.
Momentul dipol este extrem de important în fizică atunci când studiază sistemele neutre. Acțiunea câmpului electric pe sistemul neutru de sarcină și câmpul electric creat de sistemul neutru sunt determinate în primul rând de momentul dipolului. Acest lucru se referă, în special, la atomi și molecule.
Sistemele neutre de încărcare cu un moment dipol nonzer sunt numite dipoli.
1. Proprietăți
Momentul dipol total definit mai sus depinde de cadrul de referință. Cu toate acestea, pentru un sistem neutru, suma tuturor sarcinilor este zero, deci dependența de cadrul de referință dispare.
Cea mai mare dipolă constă din două identice în magnitudine absolută, dar opuse în direcția sarcinilor + q și -q, care se află la o anumită distanță r una de cealaltă. Momentul dipolului este apoi egal în valoare absolută cu qr și este direcționat de la sarcina pozitivă la negativă.
În cazul unei distribuții continue de sarcină cu densitate, momentul dipolului este determinat prin integrarea
.
2. Energia unui dipol într-un câmp electric extern
În condițiile în care mărimea taxei a sistemului este mult mai mică decât lungimea caracteristică peste care variază în câmp electric, și, în general, pentru atomi și molecule este adevărat chiar și atunci când un câmp electric extern - este un câmp de unde electromagnetice în domeniul vizibil, energia sistemului de încărcare foarte simplu exprimat prin momentul dipolului.
.
3. Momentul forței care acționează asupra unui dipol într-un câmp electric
Câmpul electric încearcă să orienteze dipolul de-a lungul liniilor de forță, creând un moment de forță. egal
.
Această formulă este valabilă și cu condiția ca câmpul din sistemul de taxe să fie omogen.
4. Un câmp electric creat de un dipol
Practic, apare problema determinării câmpului electric la o distanță mult mai mare decât distanța dintre încărcături. În acest caz, potențialul câmpului electric este determinat de formula
.
dar tensiunea ei
.
unde - Acesta este vectorul de rază al punctului la care se determină intensitatea câmpului electric.
Prin urmare, este clar că câmpul electric creat de dipol scade cu distanța ca 1 / r 3. Comparând cu alte tipuri de câmpuri create de atomi și molecule neutre această scădere este foarte lentă. Dipolii interacționează între ei chiar și la o distanță considerabilă. Câmpul creat de dipol nu este izotrop și chiar modifică semnul în funcție de direcție.
5. Interacțiunea dipolilor
Energia interacțiunii a doi dipoli este dată de
.
În funcție de orientarea reciprocă a dipolilor și de orientarea relativă față de linia care le conectează, dipolii pot fi atrași și respinși.
interacțiunea Osklilky dintre dipoli vine relativ lent, sisteme fizice, constând din molecule cu momentul dipolar nenul sunt conectate foarte puternic. Un astfel de sistem este apa. Molecula de apă are un moment de dipol mai degrabă substanțial, deoarece atomul de oxigen din ea trage electronii și devine încărcat negativ, lăsând o sarcină pozitivă pe doi atomi de hidrogen. Datorită interacțiunii dintre dipoli, apa este mult mai puternic legată de alte substanțe din masa molară comparativă. Apa este lichidă la temperatura camerei, într-un moment în care gazele conțin oxigen mult mai greu sau dioxid de carbon.
Trebuie remarcat faptul că atomii și moleculele neutre care nu au propriul moment dipol dobândesc un moment dipol în câmpul electric. Un astfel de moment dipol se numește redus.
6. Mecanica cuantică
Operatorul dipol în mecanica cuantică este scris ca produsul încărcării de către vectorul de rază. Pentru un sistem cu multe particule
în general, nu diferă de definiția mecanicii clasice.
Momentul mediu dipol al electronilor în stare mecanică cuantică, descris de funcția de unde ψ, este
.
unde integrarea este peste spațiul de coordonate al tuturor electronilor.
7. Tabelul momentelor dipol ale unor molecule
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: