偶极子

偶极子一般指相距很近的符号相反的一对电荷或“磁荷”。譬如，由正负电荷组成的电偶极子，其电场线分布如图。地球磁场可以近似地看作磁偶极子场。在物探中，研究偶极子场是很重要的。因为理论计算表明，均匀一次场中球形矿体的激发极化二次场与一个电流偶极子的电流场等效，某些磁异常也可以用磁偶极子场来研究。用等效的偶极子场来代替相应电电场、磁场的研究，可以简单清楚地得到场的空间分布形态和基本的定量概念，也便于作模型实验。在电磁学里，有两种偶极子（dipole）：电偶极子是两个分隔一段距离，电量相等，正负相反的电荷。磁偶极子是一圈封闭循环的电流，例如一个有常定电流运行的线圈，称为载流回路。偶极子的性质可以用它的偶极矩描述。电偶极矩由负电荷指向正电荷，大小等于正电荷量乘以正负电荷之间的距离。磁偶极矩的方向，根据右手法则，是大拇指从载流回路的平面指出的方向，而其它拇指则指向电流运行方向，磁偶极矩的大小等于电流乘以线圈面积。除了载流回路以外，电子和许多基本粒子都拥有磁偶极矩。它们都会产生磁场，与一个非常小的载流回路产生的磁场完全相同。但是，现时大多数的科学观点认为这个磁偶极矩是电子的自然性质，而非由载流回路生成。

中文名：偶极子

外文名：electricdipole

来源：电磁学

释义：相距很近、符号相反的一对电荷

代表：地球磁场

分类：电偶极子、磁偶极子

1、类别

永久磁铁的磁偶极矩来自于电子内禀的磁偶极矩。长条形的永久磁铁称为条形磁铁，其两端称为指北极和指南极，其磁偶极矩的方向是由指南极朝向指北极。这常规与地球的磁偶极矩恰巧相反：地球的磁偶极矩的方向是从地球的地磁北极指向地磁南极。地磁北极位于北极附近，实际上是指南极，会吸引磁铁的指北极；而地磁南极位于南极附近，实际上是指北极，会吸引磁铁的指南极。罗盘磁针的指北极会指向地磁北极；条形磁铁可以当作罗盘使用，条形磁铁的指北极会指向地磁北极。

偶极子

根据当前的观察结果，磁偶极子产生的机制只有两种，载流回路和量子力学自旋。科学家从未在实验里找到任何磁单极子存在的证据。

电偶极子

两个相距很近的等量异号点电荷组成的系统称为电偶极子。电偶极子的特征用电偶极矩p=ql描述，其中l是两点电荷之间的距离，方向规定由-q指向+q。电偶极子在外电场中受力矩作用而旋转，使其电偶极矩转向外电场方向。电偶极矩就是电偶极子在单位外电场下可能受到的最大力矩，故简称电矩。如果外电场不均匀，除受力矩外，电偶极子还要受到平移作用。电偶极子产生的电场是构成它的正、负点电荷产生的电场之和。

有一类电介质分子的正、负电荷中心不重合，形成电偶极子，称为有极分子；另一类电介质分子的正、负电荷中心重合，称为无极分子，但在外电场作用下会相对位移，也形成电偶极子。在电介质物理学和原子物理学中，电偶极子是很重要的模型。应用有偶极子天线。

磁偶极子

一个载流的小闭合圆环称为磁偶极子，即一个小电流环。

偶极子等势线

当场点到载流小线圈的距离远大于它的尺寸时，这个载流小线圈就是一个磁偶极子。磁荷观点认为，磁场是由磁荷产生的，磁针的N极带正磁荷，S极带负磁荷，磁荷的多少用磁极强度qm来表示。相距l、磁极强度为±qm的一对点磁荷，当l远小于场点到它们的距离时，±qm构成的系统叫磁偶极子。

与电偶极子的比较，在远离偶极子处，磁偶极子和电偶极子的场分布是相同的，但在偶极子附近，二者场分布不同。

引申：磁感线是闭合的，电场线是间断的。

2、定义

定义：在自动控制原理中，实轴上一对距离很近的开环零点和极点，附近又没有其它零极点，我们把它们称为偶极子。一般这对零极点的距离应小于他们到其他零极点距离的5——10倍，这时这对零极点可以对消，从而降低系统的阶数，简化系统模型。开环零点为使系统开环传递函数分子为零的点，极点为使开环传递函数分母为零的点。

3、电偶极矩

很多分子都拥有电偶极矩。这是因为分子内部正、负电荷的不均匀分布。例如：

（正价）H-Cl（负价）拥有永久电偶极矩的分子称为极化分子。假若一个分子带有感应电偶极子，则称此分子被极化。彼得·德拜是最先研究分子的电偶极子的物理化学家。为了纪念他的贡献，电偶极矩的测量单位被命名为德拜（debye），符号为D。

分子的电偶极子又分为以下三种（参阅分子间作用力）：

永久电偶极子：假若，一个分子内的几个原子的电负性差异很大，电负性较大的原子会吸引电子更接近自己，因而使得所占据区域变得更具负性；另外电负性较小的原子的区域会变得更具正性。这样，就形成了永久电偶极子。

瞬时电偶极子：有时候，电子会洽巧地比较集中于分子内的某一个区域，这偶发状况会产生暂时的电偶极子。

感应电偶极子：当施加外电场于一个分子时，感应这外电场的作用，分子内部正常的电子云形状会被改变，因而产生电偶极子。其伴随的电偶极矩等于外电场和极化性的乘积。

下表为常见的化合物在气态时的电偶极矩，采用德拜单位：

这些数值可从相对电容率εr的测量值计算求得。当分子因为对称性而使得净电偶极矩被抵消，则设定电偶极矩为0。电偶极矩最大值在10到11这值域内。知道电偶极矩值，科学家可以推论出相应的分子结构。例如，数据显示出，二氧化碳是一个线性分子；而臭氧则不是。