Techniklexikon

elektrischer Dipol

Elektrodynamik und Elektrotechnik, eine Verteilung elektrischer Ladungen r(x), deren nulltes Moment, die Gesamtladung, verschwindet, deren Dipolmoment jedoch von null verschieden ist (Multipolentwicklung). Im einfachsten Fall besteht ein elektrischer Dipol aus einer positiven und einer gleich grossen negativen Punktladung Q im Abstand d. In diesem Fall ist das elektrische Dipolmoment p = Q × d. Das Potential eines elektrischen Dipols im Ursprung ist (mit e_r als Einheits-Ortsvektor):.

In grossen Entfernungen vom Ursprung verhält sich das elektrische Dipolfeld E_Dipol = 5f_Dipol wie 1 / r³ (Fernfeld), in der Nähe des Ursprungs bzw. zwischen den Punktladungen im obigen Beispiel ist das Feld wesentlich komplizierter, da hier auch höhere Multipolmomente eine Rolle spielen (Nahfeld). Typische elektrische Dipole sind z.B. das Wassermolekül H₂O, ein Wasserstoffatom im ersten angeregten Zustand mit Bahndrehimpuls-Quantenzahl l = 1 oder ein Hertzscher Dipol. Im Hertzschen Dipol schwingen positiver und negativer Ladungsschwerpunkt gegeneinander, was zur Abstrahlung von elektromagnetischen Wellen führt.

In einem homogenen elektrischen Feld erfährt ein elektrischer Dipol ein Drehmoment M = p × E, das ihn in Feldrichtung dreht (M = 0, wenn p||E), seine potentielle Energie ist W_pot = -p × E. Im inhomogenen Feld wirkt auf den Dipol eine zusätzliche resultierende Kraft F = (p × 5)E .

Elektrischer Dipol: Beispiele, a) zwei Punktladungen im Abstand d, mit Dipolmoment p; b) H₂O-Molekül.