电偶极子

[拼音]：dian'oujizi

[外文]：electric dipole

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rl。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

式中墷只对P点的坐标变量运算。在P点的电场强度为

。

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·E_o，式中E_o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·E_o)＝(p·墷)E_o。

如果外电场均匀，E_o为常量，则F＝0。

偶极子在外电场作用下受到的力矩 T＝-дW／дθ＝pE_osinθ或T＝p×E_o，它使电矩p同外电场强度E_o的夹角减小。如果p 同E_o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(E_o=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 。

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p_oe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。

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。