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Dipolos Eléctricos
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Un dipolo eléctrico es un sistema formado por dos regiones de carga eléctrica de signo opuesto separadas por una cierta distancia. Aunque el sistema completo puede ser eléctricamente neutro, la separación entre las cargas genera una distribución desigual que produce efectos eléctricos en el espacio circundante.
Los dipolos eléctricos aparecen de manera natural en muchas moléculas y materiales. En algunas sustancias, la distribución interna de las cargas no es simétrica, originando polos parcialmente positivos y negativos. Esta característica influye en propiedades como la solubilidad, las fuerzas intermoleculares y la interacción de la materia con campos eléctricos externos.
El comportamiento de los dipolos es fundamental en áreas como química, biología y física de materiales. Participan en fenómenos como la polarización de aislantes, el funcionamiento de antenas electromagnéticas, la interacción entre moléculas de agua y diversos procesos relacionados con la estructura y organización de la materia.
ID:(823, 'ky')
Momento dipolar
Descripción
Para describir cuantitativamente un dipolo eléctrico se introduce el concepto de momento dipolar eléctrico. Esta magnitud representa simultáneamente la intensidad del dipolo y su orientación espacial. El Momento dipolar ($\vec{P}$) se define utilizando la magnitud de de la Carga ($Q$) y el Vector que separa las cargas del dipolo ($\vec{d}$), orientado desde la carga negativa hacia la positiva.
 $\vec{P} = Q \vec{d}$
|
El significado físico de esta magnitud es profundo. Mientras la carga total del dipolo puede ser nula, el momento dipolar permite describir cuánto se encuentran separadas las cargas y hacia dónde está orientada esta polarización. Cuanto mayor sea la separación entre las cargas o mayor sea la magnitud de estas, más intenso será el dipolo y mayor será su interacción con campos eléctricos externos.
La utilidad del momento dipolar aparece de manera natural al estudiar la interacción del dipolo con un campo eléctrico. El torque que tiende a orientar el dipolo depende directamente del momento dipolar, de modo que dipolos con mayor momento se alinean más fuertemente con el campo. Además, a grandes distancias el campo eléctrico producido por el dipolo queda gobernado principalmente por esta magnitud, permitiendo describir sistemas complejos mediante una representación simplificada basada únicamente en su momento dipolar.
El concepto de momento dipolar es fundamental en física, química y biología. Permite comprender el comportamiento de moléculas polares, la interacción de materiales dieléctricos con campos eléctricos, la absorción y emisión de radiación electromagnética, e incluso propiedades macroscópicas de la materia como la permitividad eléctrica y la polarización de medios materiales.
ID:(3863, 'gm')
Campo eléctrico del Dipolo
Descripción
Como la fuerza de Coulomb para 15772
es igual a
se tiene que en este caso para la Carga ($Q$) positiva el vector distancia es con
$\vec{s}_2-\vec{s}_1=\vec{r} - \displaystyle\frac{1}{2}\vec{d}$
y para la Carga ($Q$) negativa
$\vec{s}_2-\vec{s}_1=\vec{r} + \displaystyle\frac{1}{2}\vec{d}$
se tiene
$\vec{E}_d=\displaystyle\frac{Q}{4\pi\cdot\epsilon_0\cdot\epsilon}\left[\displaystyle\frac{\vec{r}-\vec{d}/2}{|\vec{r}-\vec{d}/2|^3}-\displaystyle\frac{\vec{r}+\vec{d}/2}{|\vec{r}+\vec{d}/2|^3}\right]$
Como con 3863
se puede escribir tambien como
ID:(15799, 'gm')
Campo eléctrico del Dipolo a distancia
Descripción
Como para Posición ($\vec{r}$) y Vector que separa las cargas del dipolo ($\vec{d}$), en el límite $|\vec{d}| \ll |\vec{r}|$, se tiene:
$\displaystyle\frac{1}{|\vec{r}-\vec{d}/2|^3}=\displaystyle\frac{1}{r^3}+\displaystyle\frac{3\vec{r}\cdot\vec{d}}{2r^5}+O(d^2/r^2)$
y
$\displaystyle\frac{1}{|\vec{r}+\vec{d}/2|^3}=\displaystyle\frac{1}{r^3}-\displaystyle\frac{3\vec{r}\cdot\vec{d}}{2r^5}+O(d^2/r^2)$
al reemplazar estas expresiones en 15799
:
se obtiene finalmente:
ID:(1925, 'gm')
Torque sobre el Dipolo
Descripción
Como la rotación ocurre en torno al centro del dipolo, el brazo de palanca corresponde a la mitad de Vector que separa las cargas del dipolo ($\vec{d}$). De esta forma, considerando la Fuerza eléctrica ($\vec{F}$) ejercida sobre cada carga, el Torque ($\vec{\tau}$) puede escribirse como:
$\vec{\tau} = 2 \displaystyle\frac{1}{2} \vec{d} \times \vec{F}$
donde el factor 2 aparece debido a que ambas cargas contribuyen al torque total.
Como:
y
se concluye finalmente que:
ID:(15810, 'gm')
Dipolos Eléctricos
Descripción
Cálculos
a 
,
luego, seleccione la variable: 
a 
Cálculos
Variable
Dado
Calcule
Objetivo :
Ecuación
A utilizar
Variables
ID:(823, 0)
Palos Verdes, Costa de Corral, Chile