电偶极子

百科名片

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电偶极子

电偶极子（electric dipole）是两个相距很近的等量异号点电荷组成的系统。电偶极子的特征用电偶极距P＝lq描述，其中 l是两点电荷之间的距离，l和P的方向规定由－q指向＋q。电偶极子在外电场中受力矩作用而旋转，使其电偶极矩转向外电场方向。电偶极矩就是电偶极子在单位外电场下可能受到的最大力矩，故简称电矩。如果外电场不均匀，除受力矩外，电偶极子还要受到平移作用。电偶极子产生的电场是构成它的正、负点电荷产生的电场之和。

分类

　　有

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电偶极子辐射示意图

一类电介质分子的正、负电荷中心不重合，形成电偶极子，称为有极分子；另一类电介质分子的正、负电荷中心重合，称为无极分子，但在外电场作用下会相对位移，也形成电偶极子。在电介质理论和原子物理学中，电偶极子是很重要的模型。

主要内容

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公式1

相距为l的一对等量异号点电荷+q和-q，并且它们到观察点P的距离r>>l。通常的媒质分子在外电场的作用下可以形成这种电偶极子。电偶极子的特征用电偶极矩（或电矩）p＝lq表示，l和p的方向规定由-q指向+q。电矩p?的国际制单位为C·m（库·米）。微观物理学中常用的单位为德拜(debye)；1德拜＝3.336×10-30C·m，它相当于典型分子内部核间距离的十分之一(约2×10-11m)同一个电子的电荷e=1.6×10-19C的乘积。

电偶极子产生的电场

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公式2

＋q和－q分别在观察点P(r)产生的电位的代数和即电偶极子产生的电位。

　　公式1中墷只对P点的坐标变量运算。在P点的电场强度为（公式2）。

外电场中的电偶极子

　　若电偶极子＋q和－q所在点的外电场的电位为V1和V2,则偶极子的位能W=qV1-qV2=q(l·墷)V＝p·墷?V＝-p·Eo,式中Eo为点偶极子所在的外电场强度。

　　偶极子在外电场中受到平移力

　　F＝-墷W＝墷(p·Eo)＝(p·墷)Eo。

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公式3

如果外电场均匀，Eo为常量，则F＝0。

　　偶极子在外电场作用下受到的力矩?T＝-дW／дθ＝pEosinθ或T＝p×Eo，它使电矩p同外电场强度Eo的夹角减小。如果p?同Eo平行，则力矩T＝0。并可看到p的量值也就是电偶极子在单位外电场(Eo=1)下可

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电偶极子

能受到的最大力矩，故称电矩。

　　如果点偶极子?p1 处于另一偶极子?p2 产生的电场E2(r)中，则p1的位能即相互作用能为（公式3）。

　　电偶极子是电介质理论和原子物理学的重要模型，研究从稳恒到 X光频电磁场作用下电介质的色散和吸收，以及天线的辐射等现象,可以用振荡偶极子poe来表示。

　　将偶极子概念加以推广，可有多极子，它是含有2n个大小相等的点电荷，其中正负各半数，排列成有规律的点阵。在多极子系列中，n＝0时，就是点电荷；n＝1，就是电偶极子；n＝2，称为四极子；n≥2，统称为高阶多极子。

应用

　　应用有偶极子天线。高阶多级子模型应用于核物理，其中最重要的是四极子。任意点电荷集合或任意分布电荷，如果能够用一个球面包围,则球外的电位V可用集中在球心的点多极子系列的合成电位表示，称为电场的多极子展开。

百科知识 什么是电偶极子