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偶極子一般指相距很近的符號相反的一對電荷或「磁荷」。譬如，由正負電荷組成的電偶極子，其電場線分布。地球磁場可以近似地看作磁偶極子場。在物探中，研究偶極子場是很重要的。因為理論計算表明，均勻一次場中球形礦體的激發極化二次場與一個電流偶極子的電流場等效，某些磁異常也可以用磁偶極子場來研究。用等效的偶極子場來代替相應電電場、磁場的研究，可以簡單清楚地得到場的空間分布形態和基本的定量概念，也便於作模型實驗。
在電磁學里，有兩種偶極子（dipole）：電偶極子是兩個分隔一段距離，電量相等，正負相反的電荷。磁偶極子是一圈封閉循環的電流，例如一個有常定電流運行的線圈，稱為載流迴路。偶極子的性質可以用它的偶極矩描述。
電偶極矩由負電荷指向正電荷，大小等於正電荷量乘以正負電荷之間的距離。磁偶極矩的方向，根據右手法則，是大拇指從載流迴路的平面指出的方向，而其它拇指則指向電流運行方向，磁偶極矩的大小等於電流乘以線圈面積。
除了載流迴路以外，電子和許多基本粒子都擁有磁偶極矩。它們都會產生磁場，與一個非常小的載流迴路產生的磁場完全相同。但是，現時大多數的科學觀點認為這個磁偶極矩是電子的自然性質，而非由載流迴路生成。[1]
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- 中文名:偶極子
- 外文名:electric dipole
- 來 源:電磁學
- 釋 義:相距很近、符號相反的一對電荷
- 代 表:地球磁場
類別
永久磁鐵的磁偶極矩來自於電子內稟的磁偶極矩。長條形的永久磁鐵稱為條形磁鐵，其兩端稱為指北極和指南極，其磁偶極矩的方向是由指南極朝向指北極。這常規與地球的磁偶極矩恰巧相反：地球的磁偶極矩的方向是從地球的地磁北極指向地磁南極。地磁北極位於北極附近，實際上是指南極，會吸引磁鐵的指北極；而地磁南極位於南極附近，實際上是指北極，會吸引磁鐵的指南極。羅盤磁針的指北極會指向地磁北極；條形磁鐵可以當作羅盤使用，條形磁鐵的指北極會指向地磁北極。
根據當前的觀察結果，磁偶極子產生的機制只有兩種，載流迴路和量子力學自旋。科學家從未在實驗裡找到任何磁單極子存在的證據。[2]
電偶極子
兩個相距很近的等量異號點電荷組成的系統稱為電偶極子。電偶極子的特徵用電偶極矩p=ql描述，其中l是兩點電荷之間的距離，方向規定由-q指向+q。電偶極子在外電場中受力矩作用而旋轉，使其電偶極矩轉向外電場方向。電偶極矩就是電偶極子在單位外電場下可能受到的最大力矩，故簡稱電矩。如果外電場不均勻，除受力矩外，電偶極子還要受到平移作用。電偶極子產生的電場是構成它的正、負點電荷產生的電場之和。
偶極子等勢線
有一類電介質分子的正、負電荷中心不重合，形成電偶極子，稱為有極分子；另一類電介質分子的正、負電荷中心重合，稱為無極分子，但在外電場作用下會相對位移，也形成電偶極子。在電介質物理學和原子物理學中，電偶極子是很重要的模型。應用有偶極子天線。
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磁偶極子
一個載流的小閉合圓環稱為磁偶極子，即一個小電流環。
當場點到載流小線圈的距離遠大於它的尺寸時，這個載流小線圈就是一個磁偶極子。磁荷觀點認為，磁場是由磁荷產生的，磁針的N極帶正磁荷，S極帶負磁荷，磁荷的多少用磁極強度qm來表示。相距l、磁極強度為±qm的一對點磁荷，當l遠小於場點到它們的距離時，±qm構成的系統叫磁偶極子。
與電偶極子的比較，在遠離偶極子處，磁偶極子和電偶極子的場分布是相同的，但在偶極子附近，二者場分布不同。
定義
定義：在自動控制原理中，實軸上一對距離很近的開環零點和極點，附近又沒有其它零極點，我們把它們稱為偶極子。一般這對零極點的距離應小於他們到其他零極點距離的5～10倍，這時這對零極點可以對消，從而降低系統的階數，簡化系統模型。開環零點為使系統開環傳遞函數分子為零的點，極點為使開環傳遞函數分母為零的點。
電偶極矩
很多分子都擁有電偶極矩。這是因為分子內部正、負電荷的不均勻分布。例如：
（正價） H-Cl （負價）擁有永久電偶極矩的分子稱為極化分子。假若一個分子帶有感應電偶極子，則稱此分子被極化。彼得·德拜是最先研究分子的電偶極子的物理化學家。為了紀念他的貢獻，電偶極矩的測量單位被命名為德拜（debye），符號為D。
分子的電偶極子又分為以下三種（參閱分子間作用力）：
永久電偶極子：假若，一個分子內的幾個原子的電負性差異很大，電負性較大的原子會吸引電子更接近自己，因而使得所占據區域變得更具負性；另外電負性較小的原子的區域會變得更具正性。這樣，就形成了永久電偶極子。
瞬時電偶極子：有時候，電子會洽巧地比較集中於分子內的某一個區域，這偶發狀況會產生暫時的電偶極子。
感應電偶極子：當施加外電場於一個分子時，感應這外電場的作用，分子內部正常的電子云形狀會被改變，因而產生電偶極子。其伴隨的電偶極矩等於外電場和極化性的乘積。
這些數值可從相對電容率εr的測量值計算求得。當分子因為對稱性而使得淨電偶極矩被抵消，則設定電偶極矩為 0 。電偶極矩最大值在 10 到 11 這值域內。知道電偶極矩值，科學家可以推論出相應的分子結構。例如，數據顯示出，二氧化碳是一個線性分子；而臭氧則不是。[4]
視頻
化學鍵：偶極子（鍵的實質）
參考文獻
- ↑ Griffiths, David J. (1999). Introduction to Electrodynamics (3rd ed.). Prentice Hall. ISBN 0-13-805326-X.
- ↑ Brau, Charles A. (2004). Modern Problems in Classical Electrodynamics. Oxford University Press. ISBN 0-19-514665-4.
- ↑ David J. Griffiths, Introduction to Electrodynamics, Prentice Hall, 1999, page 447
- ↑ "dipole, n.". Oxford English Dictionary (second ed.). Oxford University Press. 1989.