Ηλεκτρικό δίπολο

Εισαγωγή

Ένα ηλεκτρικό δίπολο είναι ένα ζεύγος ίσων και αντίθετων ηλεκτρικών φορτίων με μη συμπίπτοντα κέντρα.

Ηλεκτρικό δίπολο που προκαλείται σε ένα άτομο, στο οποίο το κέντρο του αρνητικού νέφους ηλεκτρονίων έχει μετατοπιστεί ελαφρώς μακριά από τον πυρήνα από ένα εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο.

Το άτομο χάνει τη διπολικότητα του στην περίπτωση που αφαιρεθεί το εξωτερικό πεδίο.

Ένα μόριο νερού (H2O) που έχει δύο άτομα υδρογόνου που προεξέχουν στη μία πλευρά και σχηματίζει γωνία 105° με το άτομο οξυγόνου ως κορυφή, είναι ένα παράδειγμα επίμονου ηλεκτρικού διπόλου.

Ηλεκτρικό δίπολο – Ορισμός

Ένα ηλεκτρικό δίπολο είναι ένα ζεύγος αντικειμένων με ίσα και αντίθετα φορτία που χωρίζονται από μια σημαντική απόσταση. Το πρώτο φορτίο υποτίθεται ότι είναι αρνητικό (-q), αλλά το δεύτερο φορτίο θεωρείται θετικό (q). Από προεπιλογή, τα ηλεκτρικά δίπολα στο διάστημα κατευθύνονται από το αρνητικό φορτίο «-q» στο θετικό φορτίο «q.» Το σημείο όπου συναντώνται τα «q» και «-q» είναι το κέντρο του διπόλου.

Παράδειγμα – Ένα απλό παράδειγμα ηλεκτρικού διπόλου είναι ένα μόριο νερού (H2O) με δύο άτομα υδρογόνου που προεξέχουν στη μία πλευρά και σχηματίζουν γωνία 105° με το άτομο οξυγόνου ως κορυφή.

Σημασία  – Παρέχει μια πλήρη κατανόηση της κατανομής φορτίου του μορίου ή του είδους. Ακόμη και απουσία ηλεκτρικού πεδίου, η μελέτη των ηλεκτρικών διπόλων βοηθά στην κατανόηση των εφαρμογών και της συμπεριφοράς των πολικών μορίων με μόνιμες ηλεκτρικές διπολικές ροπές. Αυτό θα σας δώσει επίσης μια επισκόπηση των διαφόρων διαθέσιμων υλικών, καθώς και των ποιοτήτων και των εφαρμογών τους.

Τι είναι η ηλεκτρική διπολική ροπή;

Η διπολική ροπή είναι μια ακριβής μέτρηση της ισχύος ενός ηλεκτρικού διπόλου. Σύμφωνα με τα μαθηματικά και τις επιστημονικές μελέτες, το μέγεθος διπολικής ροπής είναι το γινόμενο είτε του φορτίου είτε της απόστασης διαχωρισμού «d» μεταξύ τους. Λάβετε υπόψη ότι η διπολική ροπή είναι ένα διανυσματικό μέτρο με κατεύθυνση φορτίου από αρνητικό προς θετικό.

Τύπος – 

Ο τύπος για την ηλεκτρική διπολική ροπή είναι 

p =q + d

όπου,

Το μέγεθος των φορτίων δίνεται από το q, το μέγεθος της απόστασης μεταξύ τους δίνεται από το d και η ηλεκτρική διπολική ροπή δίνεται από το p.

Δίπολο Ηλεκτρικό Πεδίο

Παρά το γεγονός ότι οι δύο δυνάμεις που δρουν στο άκρο του διπόλου αλληλοεξουδετερώνονται ως ελεύθερα διανύσματα, συμπεριφέρονται ως διακριτά σημεία. Επομένως, το δίπολο βιώνει μια ροπή. Επιπλέον, ως αποτέλεσμα της ροπής, το δίπολο περιστρέφεται.

Θεωρήστε την ύπαρξη ηλεκτρικού πεδίου σε ένα ηλεκτρικό δίπολο. Το ηλεκτρικό δίπολο θα υποβληθεί σε κάποια δύναμη, γνωστή ως ροπή. Η ροπή ορίζεται ως η δύναμη που ασκείται στα δίπολα σε ένα εξωτερικό πεδίο και υπολογίζεται ως εξής:

τ =p × E

Σε άλλη μορφή, μπορούμε να γράψουμε 

τ =p E sinθ

όπου,

τ είναι η διπολική ροπή, E είναι το ηλεκτρικό πεδίο και θ είναι η γωνία μεταξύ του διπόλου και του ηλεκτρικού πεδίου.

Επομένως, παρουσία ενός ομοιογενούς ηλεκτρικού πεδίου, ένα δίπολο τείνει να ευθυγραμμιστεί παράλληλα με το σχετικό πεδίο. Πρέπει να τηρούνται και άλλες απαιτήσεις, όπως η διατήρηση του προσανατολισμού σε γωνία μη μηδενική, η οποία συμβολίζεται με το γράμμα «q». Επιπλέον, η δυναμική ενέργεια πρέπει να αποθηκεύεται στο δίπολο σε έναν προτιμώμενο προσανατολισμό που κυμαίνεται από q =0 έως q> 0.

Φυσική σημασία του Διπόλου

1. Η μελέτη των ηλεκτρικών διπόλων βοηθά στην κατανόηση των χρήσεων και της συμπεριφοράς των πολικών μορίων με επίμονες ηλεκτρικές διπολικές ροπές ακόμη και απουσία ηλεκτρικού πεδίου.
2. Επειδή τα κέντρα θετικού και αρνητικού φορτίου στα περισσότερα μόρια συμπίπτουν, η διπολική ροπή τους είναι μηδέν. Ωστόσο, όταν εφαρμόζεται ηλεκτρικό πεδίο, τα κέντρα θετικού και αρνητικού φορτίου κινούνται, με αποτέλεσμα μια διπολική ροπή.
3. Ωστόσο, ορισμένα μόρια, όπως το H2O, έχουν μόνιμη διπολική ροπή ακόμη και απουσία ηλεκτρικού πεδίου. Η μελέτη της συμπεριφοράς αυτών των διπόλων σε διάφορα υλικά αποκαλύπτει ενδιαφέρουσες ιδιότητες και ζωτικές εφαρμογές.

Συμπέρασμα 

Ηλεκτρικό δίπολο που προκαλείται σε ένα άτομο στο οποίο το κέντρο του αρνητικού νέφους ηλεκτρονίων έχει μετατοπιστεί ελαφρώς μακριά από τον πυρήνα από ένα εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο. Ακόμη και απουσία ηλεκτρικού πεδίου, η μελέτη των ηλεκτρικών διπόλων βοηθά στην κατανόηση των εφαρμογών και της συμπεριφοράς των πολικών μορίων με μόνιμες ηλεκτρικές διπολικές ροπές. Η μελέτη των ηλεκτρικών διπόλων βοηθά στην κατανόηση των χρήσεων και της συμπεριφοράς των πολικών μορίων με επίμονες ηλεκτρικές διπολικές ροπές ακόμη και απουσία ηλεκτρικού πεδίου. Ωστόσο, όταν εφαρμόζεται ένα ηλεκτρικό πεδίο, τα κέντρα θετικού και αρνητικού φορτίου μετακινούνται, με αποτέλεσμα μια διπολική ροπή Ωστόσο, ορισμένα μόρια, όπως το H2O, έχουν μόνιμη διπολική ροπή ακόμη και απουσία ηλεκτρικού πεδίου.