Img00193

197

Dipole elektryczne

4.2. Układ dwóch ładunków o przeciwnych znakach i równej wielkości q, oddalonych od siebie na odległość /, nazywa się dipolem elektrycznym. Moment elektryczny p takiego dipola ma wartość ql i skierowany jest od ładunku ujemnego do ładunku dodatniego.

F‘

Rys. 4.2-1. Dipol elektryczny w jednorodnym zewnętrznym polu elektrycznym

Gdy układ taki umieścić w jednorodnym, zewnętrznym polu elektrycznym E, z którym moment dipolowy p tworzy kąt 0 (rys. 4.2-1) działają na niego dwie równe i przeciwnie skierowane siły F i -F, przy czym F = qE. Wypadkowa siła jest równa zeru, ale pojawia się moment obracający dipol wokół osi przechodzącej przez punkt 0

t = F"l = FI sin0 = qEl sin0 = pE sin©    (4.2-1)

Tak więc na dipol umieszczony w zewnętrznym polu E działa moment skręcający, dążący do ułożenia go wzdłuż linii pola.

4.3. Aby odchylić kierunek dipola elektrycznego od kierunku zewnętrznego pola elektrycznego musi być wykonana praca przez czynnik zewnętrzny. Praca ta zostaje zmagazynowana jako energia potencjalna w układzie składającym się z dipola i urządzenia wytwarzającego pole zewnętrzne.

Najniższą energię ma układ gdy wektor p jest zorientowany równolegle do wektora E, najwyższą — gdy jest on zorientowany antyrównolegle. Ponieważ każdy system fizyczny dąży do osiągnięcia stanu najniższej energii, dipole samorzutnie dążą do ułożenia się wzdłuż kierunku E.