Definicja dipola elektrycznego.
advertisement
Potencjał dipola 1. Definicja dipola elektrycznego. Dipolem elektrycznym nazywamy układ dwóch ładunków elektrycznych, różnoimiennych i równych co do wartości bezwzględnej, umieszczonych od siebie o odległość L. 2. Moment dipolowy. Moment dipolowy jest wielkością charakteryzująca dipol elektryczny. Określany jest wzorem: i jest wektorem skierowanym od ładunku ujemnego (-q) do ładunku dodatniego (+q), o długości równej ich wzajemnej odległości. Wielkość ta określana jest jako iloczyn ładunku i odległości między biegunami. Moment dipolowy wyraża się w tzw. debajach. Najprostrza jest sytuacja w przypadku cząsteczek dwuatomowych, gdyż moment dipolowy ich wiązań jest jednocześnie momentem dipolowym cząsteczki. 3. Indukowany moment dipolowy. Gdy cząsteczki sa niespolaryzowane lub są odosobnionymi atomami oraz środki ładunku dodatniego i ujemnego pokrywają się - nie powstaje żaden moment dipolowy. Jeśli jednak umieścimy atom lub cząsteczkę niepolarną w zewnętrznym polu elektrycznym, to pole odkształca orbity elektronu i rozsuwa środki ładunku dodatniego i ujemnego. Atom z dodatnio naładowanym jądrem (kolor fioletowy) i ujemnie naladowanymi elektronami (kolor pomarańczowy) Środki ładunku dodatniego i ujemnego przestały sie pokrywać pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego o nateżeniu E. Pojawia sie indukowany moment dipolowy p. Elektrony są naładowane ujemnie, a więc przesuwaja sie w kierunku przeciwnym do kierunku nateżenia pola. To przesunięcie prowadzi do powstania momentu dipolowego p , skierowanego w kierunku natężenia pola. Taki moment dipolowy nazywamy indukowanym przez pole, a o atomie lub cząsteczce mówimy, że są spolaryzowane przez pole. Gdy usuniemy pole, indukowany moment dipolowy i polaryzacja znikną. Wypadkowy potencjał w punkcie P wynosi: Wzór ten dotyczny sytuacji dla punktów przestrzeni oddalonych dostatecznie od dipola r>>d/2. Dipole wystepujące w przyrodzie, na przykład odpowiadające wielu cząsteczkom, są całkiem małe i jesteśmy zwykle zainteresowani tylko punktami znajdującymi się w dużych odległościach od dipola, r>>d, gdzie d to odległość między ładunkami. 5. Zastosowanie. Dipole elektryczne są wykorzystywane w antenach radiowych i radarowych. Dipol jest najważniejszym elementem ich budowy. Najczęściej składa się z dwóch symetrycznych ramion – radiatorów, wyposażonych w zaciski do doprowadzania napięcia zasilającego. Stosuje sie również dipole o niesymetrycznych ramionach oraz dipole zasilane bocznikowo. Czasami też zbudowane są z pręta oscylującego okresowo. Oznacza to, że w pewnej chwili jeden koniec pręta naładowany jest ujemnie, drugi zaś dodatnio. Po połowie okresu biegunowość końców zmienia się na przeciwną. Jest to oscylujący dipol elektryczny, gdyż jego moment dipolowy zmienia się okresowo w czasie.
