什么是偶极子?电偶极子与磁偶极子有什么区别?

众所周知,随着电子技术的快速发展,智能天线技术已经广泛地应用在通信行业上,并且通过对无线信号的高速处理,极大地增进了对频谱的使用,比如现在全球金融5G的高速发展期,智能天线技术也迎来了更大的发展空间。其中智能天线也就是偶极子天线,偶极子指的是距离相近但符号相反的两个电偶极子或磁偶极子,而两者在组成以及场的性质和分布方面有所不同。首先,偶极子指的是符号相反但距离很近的两个电荷或电磁荷。在物理上,偶极子指的是在实轴上的距离接近,但是周围没有其他开环零极点的一对零极点,一般情况下,这种零极点的距离会比其到其他零点的偶极矩小五倍以上,所以这个距离可以被消除,从而简化系统模型。而偶极子分为电偶极子和磁偶极子,其中电偶极子是有一定的电偶极矩的,电量相等,正负符号相反的一对电荷,磁偶极子指的是在封闭循环的电流圆环。而偶极矩也分为电偶极矩和磁偶极矩,电偶极矩的方向和电荷方向一致,磁偶极矩则是可以使用右手法则来判断。

然后,电偶极子以及磁偶极子在组成、场的性质和分布方面有所不同。虽然都是偶极子的一种,但两者是有很大的区别的。在组成方面,电偶极子是一对等量但不等号的点电荷所组成的,而磁偶极子则是一个闭合的小电流环,是有磁荷所产生的。并且由此可以知道,其产生的电场和磁场是不同的,电场是开合的,而磁场是闭合的。其次在偶极子分布方面,在离偶极子比较远的时候,无论是电偶极子还是磁偶极子,其产生的电场和磁场的分布都是相同的,但是在偶极子距离比较近的时候则是不相同的。

最后,偶极子的应用非常广泛,比如在GPS、蓝牙等便携式无线设备方面的应用等等,所以在未来随着电子技术的不断发展,偶极子将会有更大的发展空间。

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。

电偶极子(electric dipole)是两个等量异号点电荷组成的系统。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,l和p的方向规定由-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(positive)、负(negative)点电荷产生的电场之矢量和。

扩展资料:

电介质处于外加电场中时,会出现电偶极子,例如将氢原子放在一个由某外电源提供的电场中,若外电场为零,常态下电荷分布是球对称的,正负电荷的平均位置重合,不形成电偶极子。

若有外电场时,电场将负电荷向下拉,将正电荷向上推,正电荷与负电荷的平均位置不再重合,将形成电偶极子,电偶极子在它的周围要产生电场。

分子呈电中性,但因空间构型的不同,正负电荷中心可能重合,也可能不重合。前者称为非极性分子,后者称为极性分子,分子极性大小用偶极矩μ来度量,电矩定义为:

式中,q为正、负电荷中心所带的电荷量;d是正、负电荷中心间的距离。偶极矩的SI单位是库仑·米(C·m)。

若将极性分子置于均匀的外电场中,分子将沿电场方向转动,同时还会发生电子云对分子骨架的相对移动和分子骨架的变形,称为极化。极化的程度用摩尔极化度P来度量。P是转向极化度P转向、电子极化度P电子与原子极化度P原子之和:P=P转向+P电子+P原子。

参考资料来源:百度百科-电偶极子


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