电偶极子

  仪器信息网 ·  2008-11-05 13:47  ·  31402 次点击
data/attachment/portal/201111/06/091605jmrflfrofo9mjr5r.jpg电偶极子
电偶极子(electricdipole)
一对等量、异号的点电荷,当它们之间的距离远小于场点到它们的距离时,这两个点电荷构成的电荷系统叫做电偶极子。
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正文
正文
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rdata/attachment/portal/201111/06/091605xrmpciypt0zcyd6z.gifl。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+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
data/attachment/portal/201111/06/091605tn67rm7tww4ndhwx.gif式中墷只对P点的坐标变量运算。在P点的电场强度为
data/attachment/portal/201111/06/091605yljcb565z6nwjenk.gif。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。如果外电场均匀,Eo为常量,则F=0。
data/attachment/portal/201111/06/0916058kiy6wpc6p9jywkz.jpg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data/attachment/portal/201111/06/0916055q1j9u0o9njq5q9b.gif。
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poedata/attachment/portal/201111/06/091605c7tjittymqjajdqk.gif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。
data/attachment/portal/201111/06/0916053k66fkp5568k2pp5.jpg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。

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