偶極子
編輯在物理學中,偶極子是一種以兩種方式發生的電磁現象:
- 電偶極子處理在任何電磁系統中發現的正電荷和負電荷的分離。 該系統的一個簡單示例是一對大小相等但符號相反的電荷,它們之間的距離通常很小。 (xxx電偶極子稱為駐極體。)
- 磁偶極子是電流系統的閉合循環。 一個簡單的例子是一個單回路的導線,其中有恒定電流通過它。 條形磁鐵是具有xxx磁偶極矩的磁鐵的一個例子。
偶極子,無論是電的還是磁的,都可以用它們的偶極矩(一個矢量)來表征。 對于簡單的電偶極子,電偶極矩從負電荷指向正電荷,其大小等于每個電荷的強度乘以電荷之間的距離。 (準確地說:對于偶極矩的定義,應該始終考慮偶極極限,例如,產生電荷的距離應該收斂到 0,同時電荷強度應該以這種方式發散到無窮大 乘積保持正常數。)
對于磁(偶極)電流環路,磁偶極矩指向通過環路(根據右手抓握法則),其大小等于環路中的電流乘以環路面積。
與磁流環路類似,電子粒子和其他一些基本粒子具有磁偶極矩,因為電子產生的磁場與非常小的電流環路產生的磁場相同。 然而,電子的磁偶極矩不是由于電流環路引起的,而是由于電子的固有特性引起的。 電子也可能具有電偶極矩,盡管尚未觀察到(參見電子電偶極矩)。
永磁體(例如條形磁鐵)的磁性歸功于電子的固有磁偶極矩。 條形磁鐵的兩端稱為磁極——不要與單極混淆,請參閱下面的分類)——并且可以標記為北極和南極。 就地球磁場而言,它們分別是尋北極和尋南極:如果磁鐵自由懸浮在地球磁場中,則尋北極將指向北方,指向地球。 南極將指向南方。 條形磁鐵的偶極矩從其磁南指向其磁北極。 在磁羅盤中,磁棒的北極指向北方。 然而,這意味著地球的地磁北極是其偶極矩的南極(南極),反之亦然。
產生磁偶極子的xxx已知機制是通過電流環路或量子力學自旋,因為磁單極子的存在從未被實驗證明過。
分類
編輯物理偶極子由兩個相等且相反的點電荷組成:字面意義上的兩個極。 它在遠距離(即與極距相比距離較大)的場幾乎完全取決于上述定義的偶極矩。 點(電)偶極子是在保持偶極矩固定的情況下讓分離趨于 0 所獲得的極限。 點偶極場的形式特別簡單,多極展開中的1階項就是點偶極場。
盡管自然界中沒有已知的磁單極子,但存在與電子等粒子相關的量子力學自旋形式的磁偶極子(盡管對此類效應的準確描述超出了經典電磁學的范疇)。 理論上的磁點偶極子具有與電點偶極子的電場形式完全相同的磁場。 一個很小的載流回路近似為一個磁點偶極子; 這種環路的磁偶極矩是環路中流動的電流與環路(矢量)面積的乘積。
電荷或電流的任何配置都有一個“偶極矩”,它描述的偶極子的場在遠距離上最接近給定配置的場。 當總電荷(單極矩)為 0 時,這只是多極展開式中的一項——對于磁性情況總是如此,因為沒有磁單極子。 偶極子項在遠距離處占主導地位:與下一個(四極子)項的 1/r4 和更高項的 1/r 的更高冪或 1/r2 相比,它的場與 1/r3 成比例下降 對于單極子項。
分子偶極子
編輯由于正電荷和負電荷在各種原子上的不均勻分布,許多分子具有這樣的偶極矩。
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