Що таке дипольний момент

Розглянемо, стосовно до електродинаміки, що таке дипольний момент. Елементарні носії заряду, що протікають по прямолінійній ділянці системи провідників, формують прямий струм. Відповідно, присутній струмовий заряд зазначеного струму (I * L, де I - значення струму, L - довжина ділянки). В свою чергу, закон Ампера розглядає два паралельно розташованих струмових заряду при L, яка прагне до нескінченності. У замкнутому контурі дві його половини володіють протилежним за напрямку струмом, формуючи струмовий диполь. Навколо кожного такого диполя створюється вихровий поле, для якого характерний свій власний дипольний заряд струму, орієнтований перпендикулярно площині, в якій розташовується контур. Він називається дипольний момент. Але так як ми розглядає лише струмовий складову, то для переходу до електромагнетизму цей же термін називають інакше. Інша назва - магнітний дипольний момент (Pm, іноді просто m).

Він являє собою одну з ключових характеристик будь-якої речовини. Вважається, що дипольний момент виникає завдяки струмів (як у мікросвіті, так і в макросистемах). Під мікросвітом в даному випадку розуміється атом: рухомі по кругових орбітах заряди (електрони) можуть розглядатися як електричний струм. Так як речовина складається з елементарних частинок, то кожна з них також володіє своїм моментом. Звертаємо увагу, що під елементарними частинками потрібно розуміти не тільки молекули й атоми, але також протони, нейтрони, електрони і, можливо, ще більш дрібні складові. З точки зору квантової механіки, їх магнітний дипольний момент обумовлюється власним механічним обертанням - спіном. Однак дане припущення останнім часом все частіше ставиться під сумнів у світлі новітньої польовий теорії частинок. Наприклад, загальновизнано існування так званого аномального диполя, значення якого відрізняється від розрахунків рівняння в квантової теорії. А ось з польовою точки зору, в якій магнітне поле будь елементарної частинки генерується не спіновою обертанням носіїв заряду, а являє собою одну з постійних складових електромагнітного поля, аномальний диполь легко пояснити. Величину визначають як певний набір квантових чисел з коректує складової спина. Таким чином, магнітний момент для нейтрона залежить від генеруючого його електричного струму і енергії змінюється електромагнітного поля.

При розрахунку його значення для цілого контуру використовують метод інтегрального складання дипольних моментів найпростіших диполів струму, що створюють замкнутий круговий контур.

Дипольний момент в електродинаміки визначають за формулою:

Pm = S * I * n,

де I - значення протікає струму- S - площа замкнутого контуру (кругової) - n - вектор, спрямований перпендикулярно площині, в якій розташовується контур. Хоча вищевказана формула цього не показує, величина Pm також векторна, спрямованість якої може бути визначена відомим в класичній електротехніці правилом буравчика (Правого гвинта): якщо обертання уявного гвинта зіставити з напрямком викликаного струму, то рух тіла гвинта співпаде з шуканим вектором.

Електричне поле диполя відрізняється від поля точкового заряду, насамперед, конфігурацією силових ліній. Так як з точки зору фізики подібний диполь є врівноваженою системою двох електричних зарядів, модулі яких рівні, а полярність протилежна (+ і -), то відповідні лінії напруженості починаються у одного заряду, а закінчуються в іншого. У разі ж лише одного точкового носія заряду лінії розходяться на всі боки, подібно до світла лампи.