Der Dipol im elektrischen Feld

Der elektrische Dipol

Definition Dipolmoment:

Die Kraft auf einen Dipol im elektrischen Feld

Allgemein gilt für die Kraftwirkung auf eine Verteilung von n Punktladungen im ortsabhängigen elektrischen Feld :

Für zwei Ladungen +Q und –Q im Abstand l gilt dann:

Mittels Taylorentwicklung

vereinfacht sich die Gleichung zu

Die Kraftwirkung auf einen Dipol ist somit proportional zum Gradienten des elektrischen Feldes in Richtung der Dipolachse und zum Dipolmoment.

Die potentielle Energie eines Dipols ergibt sich wegen

bzw.

zu

Homogenes elektrisches Feld

Der Schwerpunkt SP des Dipols bewegt sich nicht, aber wegen

übt das Feld ein Drehmoment auf den Dipol aus:

Das Drehmoment bewirkt, dass der Dipol in Feldrichtung orientiert wird.

Inhomogenes elektrisches Feld

Wegen

und

wirkt auf den Dipol ein Drehmoment und auf den Schwerpunkt des Dipols eine resultierende Kraft. Dies führt zu folgenden Bewegungen:

· Der Dipol wird im Feld orientiert (Rotation)

· Der Dipol wird im Feld verschoben (Translation)

Der Dipol wird angezogen

(siehe Experiment: Ablenkung eines Wasserstrahles im elektrischen Feld)