Un dipôle est une séparation de charges électriques opposées. Un dipôle est quantifié par son moment dipolaire (μ).
Un moment dipolaire est la distance entre les charges multipliée par la charge. L'unité du moment dipolaire est le debye, où 1 debye est 3,34 × 10−30 Cm. Le moment dipolaire est une quantité vectorielle qui a à la fois une amplitude et une direction.
La direction d'un moment dipolaire électrique pointe de la charge négative vers la charge positive. Plus la différence d'électronégativité est grande, plus le moment dipolaire est important. La distance séparant les charges électriques opposées affecte également la magnitude du moment dipolaire.
Types de dipôles
Il existe deux types de dipôles:
- Dipôles électriques
- Dipôles magnétiques
Un dipôle électrique se produit lorsque des charges positives et négatives (comme un proton et un électron ou un cation Et un anion) sont séparés les uns des autres. Habituellement, les charges sont séparées par une petite distance. Les dipôles électriques peuvent être temporaires ou permanents. Un dipôle électrique permanent est appelé électret.
Un dipôle magnétique se produit lorsqu'il y a une boucle fermée de courant électrique, comme une boucle de fil avec de l'électricité qui la traverse. Toute charge électrique en mouvement a également un champ magnétique associé. Dans la boucle actuelle, la direction du moment magnétique dipolaire pointe à travers la boucle en utilisant la règle de la poignée de droite. La magnitude du moment dipolaire magnétique est le courant de la boucle multiplié par la surface de la boucle.
Exemples de dipôles
En chimie, un dipôle se réfère généralement à la séparation des charges au sein d'une molécule entre deux atomes liés de manière covalente ou des atomes qui partagent une liaison ionique. Par exemple, une molécule d'eau (H2O) est un dipôle.
Le côté oxygène de la molécule porte une charge négative nette, tandis que le côté avec les deux atomes d'hydrogène a une charge électrique positive nette. Les charges d'une molécule, comme l'eau, sont des charges partielles, ce qui signifie qu'elles ne s'additionnent pas au «1» pour un proton ou un électron. Toutes les molécules polaires sont des dipôles.
Même une molécule non polaire linéaire comme le dioxyde de carbone (CO2) contient des dipôles. Il y a une distribution de charge à travers la molécule dans laquelle la charge est séparée entre les atomes d'oxygène et de carbone.
Même un seul électron a un moment dipolaire magnétique. Un électron est une charge électrique en mouvement, il a donc une petite boucle de courant et génère un champ magnétique. Bien que cela puisse sembler contre-intuitif, certains scientifiques pensent qu'un seul électron peut également posséder un moment dipolaire électrique.
Un permanent aimant est magnétique en raison du moment dipolaire magnétique de l'électron. Le dipôle d'un aimant en forme de barre pointe de son sud magnétique vers son nord magnétique.
La seule façon connue de faire des dipôles magnétiques est de former des boucles de courant ou via le spin de la mécanique quantique.
La limite dipolaire
Un moment dipolaire est défini par sa limite dipolaire. Essentiellement, cela signifie que la distance entre les charges converge vers 0 tandis que la force des charges diverge vers l'infini. Le produit de la force de charge et de la distance de séparation est une valeur positive constante.
Dipôle comme antenne
En physique, une autre définition d'un dipôle est une antenne qui est une tige métallique horizontale avec un fil connecté à son centre.