Een dipool is een scheiding van tegengestelde elektrische ladingen. Een dipool wordt gekwantificeerd door zijn dipool moment (μ).
Een dipoolmoment is de afstand tussen ladingen vermenigvuldigd met de lading. De eenheid van het dipoolmoment is het debye, waarbij 1 debye 3,34 × 10 is−30 Cm. Het dipoolmoment is een vectorgrootheid die zowel grootte als richting heeft.
De richting van een elektrisch dipoolmoment wijst van de negatieve lading naar de positieve lading. Hoe groter het verschil in elektronegativiteit, hoe groter het dipoolmoment. De afstand tussen tegengestelde elektrische ladingen beïnvloedt ook de grootte van het dipoolmoment.
Soorten dipolen
Er zijn twee soorten dipolen:
- Elektrische dipolen
- Magnetische dipolen
Een elektrische dipool treedt op wanneer positieve en negatieve ladingen (zoals een proton en een elektron of een kation en een anion) zijn gescheiden van elkaar. Gewoonlijk worden de ladingen over een kleine afstand gescheiden. Elektrische dipolen kunnen tijdelijk of permanent zijn. Een permanente elektrische dipool wordt een electret genoemd.
Een magnetische dipool treedt op wanneer er een gesloten lus van is elektrische stroom, zoals een draadlus waar elektriciteit doorheen stroomt. Elke bewegende elektrische lading heeft ook een bijbehorend magnetisch veld. In de huidige lus wijst de richting van het magnetische dipoolmoment door de lus met behulp van de rechterhandgreepregel. De grootte van het magnetische dipoolmoment is de stroom van de lus vermenigvuldigd met het gebied van de lus.
Voorbeelden van dipolen
In de chemie verwijst een dipool meestal naar de scheiding van ladingen in een molecuul tussen twee covalent gebonden atomen of atomen die een ionische binding delen. Bijvoorbeeld een watermolecule (H2O) is een dipool.
De zuurstofzijde van het molecuul heeft een netto negatieve lading, terwijl de zijde met de twee waterstofatomen een netto positieve elektrische lading heeft. De ladingen van een molecuul, zoals water, zijn gedeeltelijke ladingen, wat betekent dat ze niet optellen tot de "1" voor een proton of elektron. Alle polaire moleculen zijn dipolen.
Zelfs een lineair niet-polair molecuul zoals koolstofdioxide (CO2) bevat dipolen. Er is een ladingsverdeling over het molecuul waarin lading wordt gescheiden tussen de zuurstof- en koolstofatomen.
Zelfs een enkel elektron heeft een magnetisch dipoolmoment. Een elektron is een bewegende elektrische lading, dus het heeft een kleine stroomlus en genereert een magnetisch veld. Hoewel het contra-intuïtief lijkt, geloven sommige wetenschappers dat een enkel elektron ook een elektrisch dipoolmoment kan bezitten.
Een permanent magneet is magnetisch vanwege het magnetische dipoolmoment van het elektron. De dipool van een staafmagneet wijst van zijn magnetische zuiden naar zijn magnetische noorden.
De enige bekende manier om magnetische dipolen te maken, is door stroomlussen te vormen of via kwantummechanica spin.
De dipoollimiet
Een dipoolmoment wordt bepaald door zijn dipoollimiet. In wezen betekent dit dat de afstand tussen ladingen convergeert naar 0, terwijl de sterkte van de ladingen uiteenloopt naar oneindig. Het product van de laadsterkte en de scheidingsafstand is een constante positieve waarde.
Dipole als een antenne
In de natuurkunde is een andere definitie van een dipool een antenne die een horizontale metalen staaf is met een draad verbonden met het midden.