Dipolo
(Para ser precisos: para la definición del momento dipolar, siempre se debe considerar el "límite dipolar", donde, por ejemplo, la distancia de las cargas generadoras debe converger a 0 mientras que simultáneamente, la fuerza de la carga debe divergir hasta el infinito en tal una forma en que el producto permanece como una constante positiv.)
Sin embargo, el momento dipolar magnético de un electrón no se debe a un bucle de corriente, sino a una propiedad intrínseca del electrón.
En términos del campo magnético de la Tierra, son respectivamente polos "que buscan el norte" y "que buscan el sur": si el imán estuviera suspendido libremente en el campo magnético de la Tierra, el polo que busca el norte apuntaría hacia el norte y el polo que busca el sur apuntaría hacia el sur.
El término proviene del griego δίς (dis), "dos veces"[4] y πόλος (polos), "eje".
[5][6] Un dipolo físico consta de dos cargas puntuales iguales y opuestas: en el sentido literal, dos polos.
Aunque no se conocen monopolos magnéticos en la naturaleza, existen dipolos magnéticos en forma de espín mecánico cuántico asociado con partículas como los electrones (aunque la descripción precisa de tales efectos queda fuera del electromagnetismo clásico).
Cualquier configuración de cargas o corrientes tiene un 'momento dipolar', que describe el dipolo cuyo campo es la mejor aproximación, a grandes distancias, al de la configuración dada.
Muchas moléculas tienen tales momentos dipolares debido a distribuciones no uniformes de cargas positivas y negativas en los diversos átomos.
Para el H2O, los momentos de enlace O − H no se cancelan porque la molécula está doblada.
Para el ozono (O3), que también es una molécula doblada, los momentos dipolares de enlace no son cero aunque los enlaces O − O se encuentran entre átomos similares.
Sin embargo, debido a la distribución triangular equilátera de los iones de fluoruro alrededor del centro del catión boro, la molécula en su conjunto no exhibe ningún polo identificable: no se puede construir un plano que divida la molécula en una parte neta negativa y una parte neta positiva.
El dipolo observable (cantidad física) tiene el operador dipolar mecánico cuántico: Tenga en cuenta que esta definición es válida solo para átomos o moléculas neutros, es decir, carga total igual a cero.
Los 3 componentes del operador dipolar son antisimétricos bajo inversión con respecto al núcleo, donde
El momento dipolar permanente de un átomo en un estado no degenerado (ver nivel de energía degenerado) se da como el valor esperado (promedio) del operador dipolar, donde
Esto da un dipolo que no desaparece (por definición proporcional a un cambio Stark de primer orden que no desaparece) solo si algunas de las funciones de onda que pertenecen a las energías degeneradas tienen paridad opuesta; es decir, tienen un comportamiento diferente bajo inversión.
El potencial vectorial A de un dipolo magnético es con las mismas definiciones que las anteriores.
El potencial electrostático en la posición r debido a un dipolo eléctrico en el origen viene dado por: donde p es el momento dipolar (vector) y є0 es la permitividad del espacio libre.
Si la fuente de Φ(r) es un dipolo, como se supone aquí, este término es el único término que no desaparece en la expansión multipolar de Φ(r).
En un dipolo real, sin embargo, donde las cargas están físicamente separadas, las líneas del campo "interno" son diferentes, ya que las líneas del campo magnético son continuas, mientras que las del campo eléctrico divergen o convergen de las cargas puntuales.
Cuando se coloca en un campo eléctrico o magnético homogéneo, surgen fuerzas iguales pero opuestas en cada lado del dipolo creando un par de torsión τ}: para un momento dipolar eléctrico p (en coulomb-metros), o para un momento dipolar magnético m (en amperios-metros cuadrados).
En particular, considere un dipolo eléctrico que oscila armónicamente, con frecuencia angular ω y un momento dipolar p0 a lo largo de la dirección ẑ de la forma En el vacío, el campo exacto producido por este dipolo oscilante se puede derivar utilizando la formulación de potencial retardado como: Para rω/c≫1, el campo lejano toma la forma más simple de una onda "esférica" radiante, pero con dependencia angular incrustada en el producto cruzado:[10] El vector de Poynting promediado en el tiempo no se distribuye isotrópicamente, sino que se concentra en las direcciones perpendiculares al momento dipolar, como resultado de las ondas eléctricas y magnéticas no esféricas.
