电偶极子

电偶极子

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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。

目录

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数学表述

分类及应用

推广

数学表述

电偶极矩

称相距为的一对等量异号点电荷和组成的系统为电偶极子。其特征量为电偶极矩（简称电矩）：[1]

式中矢量和的方向被规定为由负电荷指向正电荷。

在国际单位制(SI)中，电偶极矩的量纲是，单位是。

微观物理学中常用的单位为debye，符号为D；，它相当于典型分子内部核间距离的十分之一（约）同一个电子的电荷的乘积。

电偶极子产生的电场

中心位于坐标系原点的电偶极子在其远方产生的电势为：

所谓远方是指。

此式求梯度，即得位于原点的电偶极子在远方产生的电场强度：

外电场中的电偶极子

电偶极子仅在非均匀外电场中受非零合力。其所受合力为在外场中电偶极子还会受到力矩，

以上两式中的电场强度都是指去除电偶极子自身场强后剩余的电场。

从第二式可以看出，的量值也就是电偶极子在单位外电场下可能受到的最大力矩，故电偶极矩也称电矩。

偶极子间的相互作用

如果偶极子处于另一偶极子产生的电场中，则的电势能即相互作用能为

分类及应用

实际生活多见的电偶极子体系是具有偶极矩的电介质分子。有一类电介质分子的正、负电荷中心不重合，自身形成电偶极子，称为极性分子；另一类电介质分子的正、负电荷中心重合，称为非极性分子，但在外电场作用下，两个电荷中心会相互偏移，所以也形成电偶极子。[2]

电偶极子是电介质理论和原子物理学的重要模型，研究从稳恒到X光频电磁场作用下电介质的色散和吸收，以及天线的辐射等现象，都要用到偶极子（例如振荡偶极子）的概念。

推广

将偶极子概念加以推广，可有多极子，它是含有个大小相等的点电荷，其中正负各半数，排列成有规律的点阵。在多极子系列中，n=0时，就是点电荷；n=1，就是电偶极子；n=2，称为四极子；n≥2，统称为高阶多极子。高阶多极子模型应用于核物理，其中最重要的是四极子。任意点电荷集合或任意分布电荷，如果能够用一个球面包围，则球外的电势可用集中在球心的点多极子系列的电势之和表示，该操作称为电场的多极展开。