3.1: Вступ

Last updated
Save as PDF

Page ID: 78691

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

\(\text{FIGURE III.1}\)

Розглянемо тіло, яке в цілому електрично нейтральне, але в якому відбувається поділ заряду таким чином, що на одному кінці більше позитивного заряду і більше негативного заряду на іншому. Такий корпус являє собою електричний диполь.

За умови, що тіло в цілому електрично нейтральне, воно не буде відчувати ніякої сили, якщо його помістити в рівномірне зовнішнє електричне поле, але воно буде (якщо не дуже випадково орієнтований) відчувати крутний момент. Величина крутного моменту залежить від його орієнтації по відношенню до поля, і буде два (протилежні) напрямки, в яких крутний момент максимальний.

Максимальний крутний момент, який відчуває диполь при розміщенні у зовнішньому електричному полі, - це його дипольний момент. Це векторна величина, а крутний момент - максимум, коли дипольний момент знаходиться під прямим кутом до електричного поля. Під загальним кутом крутний момент \(\tau\), дипольний момент\(\textbf{p}\) і електричне поле\(\textbf{E}\) пов'язані

\[\tau = \textbf{p} \times \textbf{E} \tag{3.1.1} \label{3.1.1}\]

Одиниці СІ дипольного моменту можуть бути виражені як N m (V/m) ^-1. Однак опрацюйте розміри,\(p\) і ви виявите, що його розміри Q L. Тому простіше висловити дипольний момент в одиницях СІ як кулоновий метр, або C m.

Інші одиниці, які можуть зустрічатися для вираження дипольного моменту є cgs ESU, debye, і атомна одиниця. Я також чув дипольний момент грозових хмар, виражений у кілометрових кулонів. А cgs esu - це сантиметр-грам-секундний електростатичний блок. Я опишу систему cgs esu в наступному розділі; достатньо тут сказати, що cgs esu дипольного моменту приблизно\(3.336 \times 10^{-12}\, \text{C m}\), а debye (D) є\(10^{-18}\) cgs esu. Атомною одиницею електричного дипольного моменту\(a_0\) є\(a_0e\), де радіус першої орбіти Бора для водню і\(e\) величина електронного заряду. Атомна одиниця дипольного моменту становить близько\(8.478 \times 10^{-29}\) С м.

Попутно зауважу, що я чув, на жаль часто, таке зауваження, як «Молекула має диполь». Оскільки це речення не англійське, я не знаю, що воно має на увазі. Було б англійською сказати, що молекула - це диполь або що вона має дипольний момент.