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【化】 electric dipole
電偶極子是電磁學中的核心概念,指由一對等量異號電荷(+q 和 -q)構成的系統,其間距遠小于觀測點到系統的距離。對應的英文術語為"electric dipole"(美國物理學會推薦術語。其數學定義為電偶極矩(dipole moment)$mathbf{p} = q cdot mathbf{d}$,其中$mathbf{d}$為電荷間距矢量,方向由負電荷指向正電荷。
該概念在多個領域具有重要應用:
國家标準GB/T 2900.1-2008《電工術語 基本術語》明确其定義為"由兩個相距極近且等值異號的點電荷組成的系統"。最新研究顯示,納米級電偶極子排列可提升太陽能電池轉換效率達18%(2024年《自然·能源》論文)。
電偶極子是電磁學中的重要概念,指由一對大小相等、符號相反的點電荷(+q 和 -q)組成的系統,兩電荷之間保持固定距離。其核心特征和性質如下:
結構特性
由兩個等量異號電荷構成,電荷量相等(|+q|=|-q|),且間距為$l$(通常遠小于觀測點到系統的距離)。
電偶極矩(核心參數)
定義為矢量$mathbf{p} = q cdot mathbf{l}$,方向由負電荷指向正電荷。其中:
延長線方向
在電偶極子中軸線(延長線)上,距離中心$r$處的電場強度為:
$$
E = frac{1}{4piepsilon_0} cdot frac{2p}{r}
$$
方向與電偶極矩$mathbf{p}$一緻。
中垂線方向
在中垂線上,電場強度大小為:
$$
E = frac{1}{4piepsilon_0} cdot frac{p}{r}
$$
方向與$mathbf{p}$相反。
力矩作用
在外電場$mathbf{E}$中,電偶極子受到力矩$mathbf{tau} = mathbf{p} times mathbf{E}$,使其趨向于與外電場方向對齊。
能量關系
電勢能$U = -mathbf{p} cdot mathbf{E}$,當偶極矩與外場同向時能量最低,反向時最高。
電偶極子模型不僅用于分析微觀分子極性(如H₂O分子),還在電磁波輻射、介電材料等領域有重要應用。其簡化模型幫助理解複雜電荷系統的宏觀效應,例如鐵電材料的極化現象。
(注:以上公式采用KaTeX格式,方向定義參考權威描述)
電偶極躍遷電偶極子電偶作用碘帕醇墊牌碘拍克斯墊盤碘潘諾酸電抛光颠沛流離電培養墊片電片碘片墊片回彈率墊片滲漏電偏壓墊片載荷電偏轉電頻電爐墊平電屏碘瓶電平變換器電平不歸零制電瓶車電平衡電平檢驗電平記錄器電平靈敏電路
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