Električni dipol. Razumemo ga kot par točkastih nabojev Q in -Q, ki sta si zelo blizu, na oddaljenosti d (slika 1).
 


Slika 1. Električni dipol tvorita nasprotno naelektrena delca.

Primer! Iz kemije poznamo polarne molekule.[1] Značilen predstavnik je molekula vode, v kateri je par vodikovih atomov povezan v atom kisika s kovalentno vezjo. Nje atomi leže v ogljiščih enakokrakega trikotnika tako, da oklepata kraka O-H kot 104 ° (slika 2).


Slika 2. Atomi v molekuli vode in njim pripadajoč modelni dipol.

Atoma vodika težita sprejeti elektrona, kisikov pa dva manjkajoča elektrona. Moč slednjega je večja, zato pritegne vodikova elektrona bolj k sebi. Težišče negativnih nabojev molekule se prevesi na stran kisika, težišče pozitivnih pa na stran vodikov. Naboje molekule vode moremo torej modelirati z dipolom. Polarno molekulo imenujemo stalni oziroma permanentni dipol; more pa kak delec imeti dipolski značaj še iz drugačnega razloga, vendar o tem še kasneje.

 

Dipol in električno polje. Dipol naj se nahaja v električnem polju. Naboja ±Q (Q > 0), ki sta vsaksebi na neznatni oddaljenosti d, se znajdeta v lokalno homogenem polju, ki ima na primer tam jakost E. Na njiju delujeta nasprotni električni sili Fe = QE = F in -F oziroma dvojica sil (slika 3).[2]


Slika 3. Na dipol deluje dvojica sil, ki ga teži zaokreniti.

Par sil teži naboja premakniti; vsakega v svojo smer. Pri oddaljenosti d med nabojema sta projekciji ±Fd sil brez pravega učinka, medtem ko zmoreta projekciji ±Fn sil dipol zavrteti okoli osi tako, da se naboj Q pomakne v smer polja E, naboj -Q pa v nasprotno smer. Za učinkovit zasuk dipola je očitno pomemben kót med distančnim vektorjem d in vektorjem sile F, ki določa iznosa za vrtenje koristnih projekcij ±Fn. Da bi mogli ovrednotiti jakost zasuka, moramo nekaj pozornosti nameniti navoru, ki je še toliko bolj aktualen v fiziki in mehaniki: pri delovanju sile na ročici.

 

kot vektor pa je usmerjen v list papirja. Če imamo v mislih polarno molekulo vode, potem se bo ta pod vplivom navora obrnila v desno za kót b. Naboja Q in -Q se bosta pomaknila po krožnih lokih polmera d / 2 in zaključila gibanje v stabilni legi (njej obratna je labilna lega). V takšnem primeru rečemo, da se je dipol usmeril oziroma orientiral, sama polarna molekula pa polarizirala.

 

Dipolska polarizacija. Brž ko je v električnem polju snov, ki jo napolnjuje gosta množica polarnih molekul, kot so to voda, alkohol in še nekatere druge snovi, prihaja zaradi navorov na molekule do njihovega obračanja. Up, da se bodo kar vse in v celoti obrnile v smer polja, ni osnovan. Zakaj? Molekule so v takih snoveh podvržene tudi termičnemu gibanju (naključnemu obračanju), zato se v električnem polju orientirajo ene bolj, druge pač manj. Usmerjenost molekul oziroma stopnjo polarizacije snovi je treba razumeti v poprečnem ali makroskopskem v smislu. Je pa gotovo res, da bo pri večji poljski jakosti ta stopnja orientiranosti večja (slika 7).


Slika 7. V odsotnosti polja so usmeritve dipolov naključne, v polju pa se v poprečju okrenejo vzdolž jakosti E.

Kaj ko bi takšne molekule izpostavili harmonični poljski jakosti? Molekule bi se obračale; ravnale bi se po trenutni orientaciji polja.[3]


 

[1] Ogljikov dioksid (CO2) je primer nepolarne molekule. Pri njej sta atoma kisika v opoziciji glede na atom ogljika, zato sta težišči pozitivnih in negativnih nabojev molekule v isti točki.

[2] Absolutni vrednosti sil na naboja dipola v resnici nista povsem enaki (nehomogenost polja), zato obstaja neka majhna rezultančna sila, ki (v nehomogenem polju) vleče dipol v območje absolutno močnejšega polja. Pojav imenujemo dielektroforeza.

[3] To se izkorišča v mikrovalovnih pečicah, v katerih hitro spreminjajoče električno polje (frekvence 2,4 GHz) obrača molekule vode v živilu. Zaradi njihovega sukanja prihaja do medsebojnih trkov in sproščanja toplote. Dielektrično segrevanje se izkorišča tudi v industriji varjenja plastičnih mas.