Dipoldefinisjon i kjemi og fysikk

Denne retningssøkerantennen er laget av en 16 dipol elementarray.

vzmaze / Getty Images

En dipol er en separasjon av motsatte elektriske ladninger. En dipol kvantifiseres av dens dipolmoment (m).

Et dipolmoment er avstanden mellom ladninger multiplisert med ladningen. Enheten for dipolmomentet er debye, der 1 debye er 3,34×10⁻³⁰C ·m. Dipolmomentet er en vektorstørrelse som har både størrelse og retning.

Retningen til et elektrisk dipolmoment peker fra den negative ladningen mot den positive ladningen. Jo større forskjell i elektronegativitet, jo større dipolmoment. Avstanden som skiller motsatte elektriske ladninger påvirker også størrelsen på dipolmomentet.

Typer dipoler

Det er to typer dipoler:

• Elektriske dipoler
• Magnetiske dipoler

En elektrisk dipol oppstår når positive og negative ladninger (som et proton og et elektron eller et kation og en anion ) er atskilt fra hverandre. Vanligvis er ladningene atskilt med en liten avstand. Elektriske dipoler kan være midlertidige eller permanente. En permanent elektrisk dipol kalles en elektret.

En magnetisk dipol oppstår når det er en lukket sløyfe av elektrisk strøm , for eksempel en sløyfe med elektrisitet som går gjennom den. Enhver elektrisk ladning i bevegelse har også et tilhørende magnetfelt. I strømsløyfen peker retningen til det magnetiske dipolmomentet gjennom sløyfen ved hjelp av høyrehåndsgrepsregelen. Størrelsen på det magnetiske dipolmomentet er strømmen til sløyfen multiplisert med sløyfens areal.

Eksempler på dipoler

I kjemi refererer en dipol vanligvis til separasjonen av ladninger i et molekyl mellom to kovalent bundne atomer eller atomer som deler en ionisk binding. For eksempel, et vannmolekyl (H_toO) er en dipol.

Oksygensiden av molekylet har en netto negativ ladning, mens siden med de to hydrogenatomene har en netto positiv elektrisk ladning. Ladningene til et molekyl, som vann, er delladninger, noe som betyr at de ikke summerer seg til '1' for et proton eller elektron. Alle polare molekyler er dipoler.

Selv et lineært ikke-polart molekyl som karbondioksid (CO_to) inneholder dipoler. Det er en ladningsfordeling over molekylet der ladning skilles mellom oksygen- og karbonatomene.

Selv et enkelt elektron har et magnetisk dipolmoment. Et elektron er en elektrisk ladning i bevegelse, så det har en liten strømsløyfe og genererer et magnetfelt. Selv om det kan virke kontraintuitivt, tror noen forskere at et enkelt elektron også kan ha et elektrisk dipolmoment.

En permanent magnet er magnetisk på grunn av det magnetiske dipolmomentet til elektronet. Dipolen til en stangmagnet peker fra dens magnetiske sør til dens magnetiske nord.

Den eneste kjente måten å lage magnetiske dipoler på er ved å danne strømsløyfer eller via kvantemekanikkspinn.

Dipolgrensen

Et dipolmoment er definert av dets dipolgrense. I hovedsak betyr dette at avstanden mellom ladninger konvergerer til 0 mens styrken til ladningene divergerer til uendelig. Produktet av ladningsstyrken og separasjonsavstanden er en konstant positiv verdi.

Dipol som antenne

I fysikk er en annen definisjon av en dipol en antenne som er en horisontal metallstang med en ledning koblet til midten.