Dipol

Línies de camp d'un dipol elèctric.

Un dipol elèctric és un sistema de dues càrregues de signe oposat i igual magnitud properes entre si. [1]

Els dipols apareixen en cossos aïllants dielèctrics. A diferència del que passa en els materials conductors, en els aïllants els electrons no són lliures. En aplicar un camp elèctric a un dielèctric aïllant aquest es polaritza i provoca que els dipols elèctrics es reorienten en la direcció del camp disminuint la intensitat d'aquest.

És el cas de la molècula d'aigua. Encara que té una càrrega total neutra (igual nombre de protons que d'electrons), presenta una distribució asimètrica dels seus electrons, la qual cosa la converteix en una molècula polar, al voltant de l'oxigen es concentra una densitat de càrrega negativa, mentre que els nuclis d'hidrogen queden nus, desproveïts parcialment dels seus electrons i manifesten, per tant, una densitat de càrrega positiva. Per això en la pràctica, la molècula d'aigua es comporta com un dipol.

Així s'estableixen interaccions dipol-dipol entre les mateixes molècules d'aigua, formant-se enllaços o ponts d'hidrogen. La càrrega parcial negativa de l'oxigen d'una molècula exerceix atracció electrostàtica sobre les càrregues parcials positives dels àtoms d'hidrogen d'altres molècules adjacents.

Encara que són unions febles, el fet que al voltant de cada molècula d'aigua es disposin quatre molècules unides per ponts d'hidrogen permet que es formi en l'aigua (líquida o sòlida) una estructura de tipus reticular, responsable en gran part del seu comportament anòmal i de la peculiaritat de les seves propietats fisicoquímiques.

Moment d'un dipol

(a) Un dipol elèctric en un camp extern uniforme. (b) Una vista en perspectiva per visualitzar el moment produït.
Camp elèctric a causa d'un dipol

Si es col·loca un dipol en un camp elèctric () uniforme, dues càrregues (+ Q i - Q ), separades una distància 2 a , experimenten forces d'igual magnitud i de sentit oposat i , en conseqüència, la força neta és zero i no hi ha acceleració lineal (vegeu figura (a)) però hi ha un parell de forces net respecte a l'eix que passa per O la magnitud aquesta donada per:

.

Tenint en compte que i , s'obté:

Així, un dipol elèctric submergit en un camp elèctric extern , experimenta un torque que tendeix a alinear-lo amb el camp:

Els vectors respectius es mostren a la figura (b).

Es defineix el moment dipolar elèctric com una magnitud vectorial amb mòdul igual al producte de la càrrega q per la distància que les separa d , l'adreça és la recta que les uneix, i el sentit va de la càrrega negativa a la positiva:

Per valors prou baixos del mòdul del camp elèctric extern, pot provar que el moment dipolar és aproximadament proporcional a aquell. En efecte:

Sent la Polaritzabilitat electrònica.

S'ha de fer treball (positiu o negatiu) mitjançant un agent extern per canviar l'orientació del dipol al camp. Aquest treball queda emmagatzemat com a energia potencial U dins el sistema format pel dipol i el dispositiu utilitzat per establir el camp extern.

Si a la figura (a) té el valor inicial , el treball requerit per fer girar el dipol, està donat per:

Tenint en compte la igualtat (1):

Com només interessen els canvis d'energia potencial, es tria l'orientació de referència d'un valor convenient, en aquest cas 90 º. Així s'obté:

qual cosa es pot expressar en forma vectorial:

Altres idiomes
العربية: ثنائي قطب
беларуская: Электрычны дыполь
беларуская (тарашкевіца)‎: Электрычны дыполь
български: Дипол
dansk: Dipol
Deutsch: Dipol
English: Dipole
Esperanto: Dupoluso
eesti: Dipool
Gaeilge: Déphol
עברית: דיפול
हिन्दी: द्विध्रुव
hrvatski: Dipol
Հայերեն: Դիպոլ
日本語: 双極子
ქართული: დიპოლი
қазақша: Диполь
Nederlands: Dipool
norsk nynorsk: Dipol
norsk: Dipol
polski: Dipol
Piemontèis: Dipòlo elétrich
português: Dipolo
română: Dipol
Scots: Dipole
srpskohrvatski / српскохрватски: Dipolni moment
Simple English: Dipole
slovenčina: Elektrický dipól
slovenščina: Električni dipol
српски / srpski: Дипол
Türkçe: Dipol
українська: Диполь
中文: 偶極子