Elektrischer Dipol

Elektrischer Dipol, Paar gleicher und entgegengesetzter elektrischer Ladungen, deren Zentren nicht zusammenfallen. Ein Atom, bei dem das Zentrum der negativen Elektronenwolke durch ein äußeres elektrisches Feld etwas vom Kern weg verschoben wurde, stellt einen induzierten elektrischen Dipol dar. Wenn das äußere Feld entfernt wird, verliert das Atom seine Dipolarität. Ein Wassermolekül (H2O), bei dem zwei Wasserstoffatome auf einer Seite herausragen und zusammen mit dem Sauerstoffatom als Scheitelpunkt einen 105°-Winkel bilden, stellt einen permanenten elektrischen Dipol dar. Die Sauerstoffseite des Moleküls ist immer etwas negativ und die Wasserstoffseite etwas positiv. Ein elektrischer Dipol kann auch groß sein, wie z. B. ein langer gerader Draht, der als Radioantenne verwendet wird und auf dem Elektronen hin- und hergetrieben werden, so dass ein Ende negativ und das andere positiv wird, wobei sich die Polarität bei jedem Halbzyklus umkehrt.

In einem elektrischen Feld erfährt ein Dipol ein Drehmoment und neigt dazu, sich zu drehen, so dass seine Achse mit der Richtung des elektrischen Feldes ausgerichtet wird. Die Höhe des Drehmoments, das am größten ist, wenn der Dipol im rechten Winkel zum elektrischen Feld steht, hängt nicht nur von der Stärke des elektrischen Feldes ab, sondern auch vom Abstand der beiden elektrischen Ladungen und ihrer Größe. Wenn jede Ladung eine Größe q hat und der Abstand zwischen dem Zentrum der negativen Ladung und dem der positiven Ladung d beträgt, wird das Produkt qd als elektrisches Dipolmoment definiert. Seine Größe gibt das maximale Drehmoment an, das auf einen bestimmten elektrischen Dipol pro Einheitswert des umgebenden elektrischen Feldes im Vakuum ausgeübt wird. Das elektrische Dipolmoment, ein Vektor, ist entlang der Linie von der negativen Ladung zur positiven Ladung gerichtet. Dipolmomente tendieren dazu, in die Richtung des umgebenden elektrischen Feldes zu zeigen.

Da das elektrische Dipolmoment die Dimensionen elektrische Ladung mal Verschiebung hat, ist seine Einheit im Meter-Kilogramm-Sekunden-System das Coulomb-Meter; im Zentimeter-Gramm-Sekunden-System ist es das esu-Zentimeter.

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