Momento do dipolo elétrico

Artigos sobre
Eletromagnetismo
Electricidade Magnetismo História [en] Livros didáticos [en]
Eletrostática Carga elétrica Lei de Coulomb Condutor Densidade de carga Permissividade Momento do dipolo elétrico Campo elétrico Potencial elétrico Fluxo elétrico / energia potencial Descarga electrostática Lei de Gauss Indução Isolante Densidade de polarização Eletricidade estática Triboeletricidade [en]
Magnetostática Lei de Ampère Lei de Biot – Savart Lei de Gauss para o magnetismo Campo magnético Fluxo magnético Momento do dipolo magnético Permeabilidade magnética Potencial escalar magnético Magnetização [en] Força magnetomotriz Vetor potencial magnético Regra da mão direita [en]
Eletrodinâmica Lei da força de Lorentz Indução eletromagnética Lei de Faraday Lei de Lenz Corrente de deslocamento Equações de Maxwell Campo eletromagnético Pulso eletromagnético Radiação eletromagnética Tensor de Maxwell Vetor de Poynting Potentiais de Liénard – Wiechert Equações de Jefimenko Corrente de Foucault Equações de London [en] Descrições matemáticas do campo eletromagnético [en]
Circuito elétrico Corrente alternada Capacitância Corrente contínua Corrente elétrica Eletrólise Densidade de corrente elétrica Lei de Joule Força eletromotriz Impedância Indutância Lei de Ohm Circuito paralelo Resistência [en] Cavidades ressonantes [en] Circuito em série Tensão elétrica Guias de onda
Formulação covariante [en] Tensor eletromagnético (Tensor de tensão–energia) Quadricorrente Quadripotencial eletromagnético
Cientistas Ampère Biot Coulomb Davy Einstein Faraday Fizeau Gauss Heaviside Henry Hertz Hopkinson Jefimenko [en] Joule Lenz Liénard Lorentz Maxwell Neumann Ørsted Ohm Poynting Ritchie [en] Savart Singer [en] Steinmetz Tesla Thomson Volta Weber Wiechert Poisson

Em física, o momento do dipolo elétrico é a medida da polaridade de um sistema de cargas elétricas.

O momento do dipolo elétrico para uma distribuição discreta de cargas pontuais é simplesmente a soma vetorial dos produtos da carga pela posição vetorial de cada carga.

${\vec {p}}=\sum _{i}q_{i}{\vec {x}}_{i}$

Esta definição discreta também pode ser dada em uma forma contínua utilizando-se a densidade da carga, $\rho$, no lugar da carga, $q$.

${\vec {p}}=\int \rho ({\vec {x}}){\vec {x}}dV$

O momento do dipolo é normalmente utilizado em sistemas que possuem carga total neutra. Por exemplo, um par de cargas opostas, ou um condutor neutro em um campo elétrico uniforme. Para tais sistemas, o valor do momento do dipolo elétrico é independente da origem do sistema de eixos. Para sistemas não neutros, surge uma dependência da escolha da origem. Para que o momento do dipolo elétrico seja útil no cálculo do torque em dipolo e para outros fins, a origem é frequentemente definida no centro da carga, ${\vec {R}}$, para o sistema, que é definida como o centro de massa e é, para alguns sistemas, a mesmo:

${\vec {R}}={\frac {1}{Q}}\sum _{i}\left|q_{i}\right\vert {\vec {x}}_{i},Q=\sum _{i}\left|q_{i}\right\vert$

Um par de cargas opostas

O momento do dipolo elétrico para um par de cargas opostas de magnitude "q" é definido como a magnitude da carga vezes a distância entre eles e a direção definida em relação à carga positiva.

${\vec {p}}=q{\vec {d}}$

É um conceito útil em átomos e moléculas onde os efeitos da separação das cargas são mensuráveis, mas a distância entre as cargas são muito pequenas para serem medidas com facilidade. Também é útil em dielétricos e outras aplicações em materiais sólidos e líquidos.

Energia e torque

Um objeto com um momento de dipolo elétrico está sujeito a um torque τ quando colocado em um campo elétrico externo. O torque tende a alinhar o dipolo com o campo. Um dipolo alinhado paralelamente a um campo elétrico tem menor energia potencial do que um dipolo fazendo algum ângulo com ele. Para um campo elétrico espacialmente uniforme E, a energia, U , e o torque, τ, são dados por

U= -p. E, τ = p x E,

onde p é o momento de dipolo e o símbolo "×" se refere ao produto vetorial. O vetor de campo e o vetor de dipolo definem um plano, e o torque é direcionado normal a esse plano com a direção dada pela regra da mão direita.

Um dipolo orientado co- ou anti-paralelo à direção em que um campo elétrico não uniforme está aumentando (gradiente do campo) experimentará um torque, bem como uma força na direção de seu momento dipolar. Pode-se mostrar que esta força será sempre paralela ao momento dipolar, independentemente da orientação co- ou anti-paralela do dipolo.

Momentos de dipolo elétrico de partículas fundamentais

Não confundindo com o spin que se refere aos momentos dipolares magnéticos das partículas, muitos trabalhos experimentais continuam na medição dos momentos dipolares elétricos (MDE) de partículas fundamentais e compostas, nomeadamente as do elétron e do nêutron, respectivamente. Como os MDEs violam as simetrias de paridade (P) e inversão de tempo (T), seus valores produzem uma medida de violação de CP por natureza, independente do modelo (assumindo que a simetria de CPT é válida).  Portanto, os valores para esses MDEs colocam fortes restrições sobre a escala de violação de CP que se estende ao modelo padrão da física de partículas. As gerações atuais de experimentos são projetadas para serem sensíveis à faixa de supersimetria dos EDMs, fornecendo experimentos complementares aos realizados no LHC.

Na verdade, muitas teorias são inconsistentes com os limites atuais e foram efetivamente descartadas, e a teoria estabelecida permite um valor muito maior do que esses limites, levando ao forte problema de CP e estimulando buscas por novas partículas como o áxion.

Ver também

• Dipolo
• Força dipolo permanente

Ligações externas

• «Electric Dipole Moment -- from Eric Weisstein's World of Physics»