Мал. 4.4.

Електричний момент диполя вимірюють в кулон-метрах([ p ] = Кл×м), а дипольні моменти молекул з причини їхніх малих значень – в позасистемних одиницях – Дебаях (Д): 1 Д» 3,36×10^–30 Кл×м.

Поле, створене диполем. Диполь, в цілому електрично нейтральний, утворює навколо себе електричне поле. На мал. 4.1 зображена картина силових ліній та еквіпотен­ціаль­них поверхонь такого поля.

Знайдемо вираз для потенціалу поля, створеного диполем у деякій віддаленій (r ₁ >> l i r ₂ >> l) точці простору А (мал. 4.5). Оскільки для точкового заряду , згідно з принципом суперпозиції (4.13) маємо:

j_A = – = . (4.15)

Мал. 4.5.

Мал. 4.6.

Враховуючи, що відстані до точки А від зарядів r ₁ і r ₂ набагато біль­ші за плече диполя l, можна записати r ₂ ×r ₁» r ²; r ₂ – r ₁ » l cos a, де a – кут між векторами p i r ₂. Підставивши ці вирази в (4.15), матимемо:

j_A = = . (4.16)

Застосуємо формулу (4.16) для знаходження різниці потенціалів між двома рівновіддаленими від диполя точками А і В (мал. 4.6).

.

Проведемо через точку 0 пряму, паралельну до АВ. Нехай g – кут утворений цією прямою і вектором p, тоді a ₁ = = g + b/ 2 + p/ 2,а a ₂ = g – b/ 2 + p/ 2. Звідки

(cos a ₂ – cos a ₁) = – 2sin [(2 g + p)/2]sin(–b /2) = 2sin(b /2)cos g.

Отже,

. (4.17)

Таким чином, ми бачимо, що різниця потенціалів у двох рівновіддалених від диполя точках пропорційна проекції мо­мен­ту диполя на пряму, що сполучає ці точки, і залежить від синуса половини кута, під яким видно ці точки.

Отриманий результат дозволяє встановлювати залеж­ність між різницею потенціалів в двох точках поля і параметрами диполя (орієнтацією в просторі, величиною p) і використовується при реєстрації біопотенціалів в електро­гра­фії (кардіографії, енцефалографії, міографії тощо).

Диполь в електричному полі. Розглянемо спочатку пове­дін­ку диполя в однорідному електричному полі напруженості E = const. На заряди диполя діє пара сил: F ₊ = q E та F _– = – q E, яка створює обер­тальний момент (мал. 4.7). Величина цього моменту визначається за формулою:

М = q × El ×sin a, (4.18)

де a – кут між векторами E і p. Таким чином, електричне поле намагається зорієнтувати диполь так, щоб вектори p і E були співнапрямленими.

Мал. 4.7.

Мал. 4.8.

У неоднорідному полі, де напруженість змінюється від точки до точки, диполь не тільки орієнтується вздовж ліній напруженості, а й втягується в область більшої напруженості. Це відбувається за рахунок нерівності сил F _– та F ₊, які діють на позитивний та негативний заряди (мал. 4.8). Чим більша неоднорідність поля (більший градієнт напруженості), тим більша результуюча сила, яка діє на диполь:

F = p cos a Ñ; E. (4.19)

Сила F спрямована у бік більшої напруженості і досягає максимального значення, коли a = 0, тобто коли диполь розміщений вздовж лінії напруженості поля. Існуванням цієї сили пояснюється притягання наелектризованою скляною чи ебонітовою паличкою легких предметів, налипання пилу на наелектризовані поверхні. За рахунок цього ефекту іони в рідких та газоподібних середовищах з полярними молекулами створюють оболонку з молекулярних диполів.