¿Qué es Dipolo eléctrico? — Física

Definición 27.6 Física universitaria — primer año · Capítulo 27 — El potencial eléctrico; conductores y condensadores

Dos cargas opuestas, $-q$ en $N$ y $+q$ en $P$ , separadas una distancia $a = NP$ , forman un dipolo eléctrico de momento dipolar $\vect p = q\,\vect{NP}$ ( $\mathrm{C}\,\mathrm{m}$ ), dirigido del $-$ al $+$ . La aproximación dipolar es el estudio de su campo a distancias $r \gg a$ . Una molécula cuyos centros de carga positiva y negativa no coinciden (el agua, $p = 6.2 \times 10^{-30}\,\mathrm{C}\,\mathrm{m}$ ) es un dipolo; un átomo neutro en un campo se convierte en uno (dipolo inducido).

A la izquierda: la geometría de la aproximación dipolar — M visto desde el centro O a la distancia r y bajo el ángulo respecto de p, con las componentes radial y ortorradial del campo. A la derecha: líneas de campo (azul, r 2) y equipotenciales (naranja, r √| |) de un dipolo dirigido hacia la derecha; el plano que pasa por O perpendicular a p es la equipotencial V = 0. — A la izquierda: la geometría de la aproximación dipolar — $M$ visto desde el centro $O$ a la distancia $r$ y bajo el ángulo $\theta$ respecto de $\vect p$ , con las componentes radial y ortorradial del campo. A la derecha: líneas de campo (azul, $r \propto \sin^2\theta$ ) y equipotenciales (naranja, $r \propto \sqrt{|\cos\theta|}$ ) de un dipolo dirigido hacia la derecha; el plano que pasa por $O$ perpendicular a $\vect p$ es la equipotencial $V = 0$ .

Ejemplos

Ejemplo 27.9 (Por qué el peine atrae al papel)

Un peine cargado crea un campo que decrece con la distancia; un trocito de papel, neutro, queda polarizado por él (dipolo inducido según $\vect E$ ), y la fuerza $p\,\dd E/\dd x$ sobre un dipolo alineado lo atrae hacia la región de campo intenso: el peine. El signo de la carga del peine es indiferente; el mismo mecanismo mantiene el globo en la pared y desvía el hilo de agua. Para las moléculas de agua, $pE$ en un campo de $1\,\mathrm{MV}/\mathrm{m}$ vale $6 \times 10^{-24}\,\mathrm{J}$ , $600$ veces menos que $k_BT$ a temperatura ambiente: solo sobrevive una ligera alineación neta al revoltijo térmico (Ejercicio 27.7).

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