Come calcolare il momento di dipolo elettrico

Tramite: O2O
Difficoltà: media
19

Introduzione

Quando si studia l'elettromagnetismo, si scopre che tutto ciò che ci circonda è costituito da cariche elettriche, solitamente in equilibrio tra loro. Gli atomi, infatti, la parte più piccola della materia, sono formati da un nucleo fatto di cariche positive, attorno al quale ruotano gli elettroni, minuscole cariche negative. Prima di riuscire a calcolare il campo elettrico e magnetico di atomi e molecole elettricamente neutre è necessario cominciare da sistemi più semplici. Questo è il motivo per cui viene studiato il dipolo elettrico, che costituisce una semplice approssimazione di un campo elettrico. In questa guida scopriremo come calcolare il momento di dipolo elettrico.

29

Occorrente

  • Nozioni base di fisica
39

Definizione

Un dipolo elettrico è un sistema costituito da due cariche di stessa intensità ma di segno opposto (che chiameremo +q e -q), poste ad una distanza fissa nel tempo (d). Il dipolo elettrico più semplice da considerare è quello costituito da cariche puntiformi. Se infatti le cariche avessero un certo volume o si spostassero, il momento di dipolo sarebbe molto più complesso da calcolare.

49

Grandezza vettoriale

Il momento di dipolo è una grandezza vettoriale: ha quindi come direzione la retta congiungente le due cariche, verso che va da quella negativa a quella positiva e modulo p= d*|q|. Ricordiamo che d è la distanza tra le due cariche puntiformi, |q| è il loro valore assoluto, mentre p è il momento di dipolo. Poiché la carica si misura in Coulomb (C) e la distanza in metri (m), l'unità di misura del momento di dipolo elettrico, secondo il SI, è C*m. Esiste tuttavia un'altra unità di misura, il Debye (D), che si usa quando abbiamo a che fare con cariche molto piccole e vicine, come quelle delle molecole. Un Debye equivale infatti a 3.336·10^(-30) C·m.

Continua la lettura
59

Calcolo

Calcolare il momento di dipolo è fondamentale per riuscire ad ottenere altre informazioni sul dipolo stesso. Ci consente infatti di ricavare l'energia potenziale del dipolo, il suo campo elettrico, la sua energia elettrostatica e il momento meccanico sul dipolo. Un buon modo per mettere in pratica le nostre nuove conoscenze è quello di esercitarci. Provate più volte a calcolare il momento di un dipolo che tutti conosciamo: l'acqua. La molecola dell'acqua è infatti costituita da due atomi di idrogeno e uno di ossigeno, uniti da un legame covalente polare. Possiamo approssimare l'idrogeno e l'ossigeno a cariche puntiformi, rispettivamente positiva e negativa, e approssimare la distanza a 95,84 pm. In questo caso, è consigliabile misurare il momento di dipolo in Debye.

69

Polarità

In fisica, per ogni dato sistema di cariche, il momento di dipolo elettrico rappresenta una misura della separazione delle cariche positive e negative all'interno di quel sistema. Ciò equivale effettivamente a misurare la polarità del sistema. Per capire questo, iniziamo con un sistema molto semplice di due punti di accusa, uno con una carica di + q, e un altro con una carica di -q, separati da qualche spostamento, d. Calcoleremo il momento di dipolo elettrico, p, del sistema nel modo seguente: p = q. D. In altre parole, il momento di dipolo elettrico è uguale alla carica totale q moltiplicata per il vettore di spostamento, d. Questo è comunemente noto come il dipolo ideale. Si noti che l'entità del momento di dipolo elettrico dipende completamente dallo spostamento in modo tale che il dipolo ottenga più polarità quando le due cariche si allontanano sempre l'una dall'altra. Se le due cariche non sono affatto separate, il momento di dipolo elettrico verrà ridotto a zero. Non può esserci polarità se non c'è separazione delle cariche.

79

Carica continua

Esaminiamo un caso molto più generale e reale. Se esiste una distribuzione di carica continua all'interno di un dato volume V, si può esprimere il momento di dipolo elettrico come:
p (r) = ∫ v ρ (r 0) (r 0 - r) d 3 r 0.
Partendo da un punto iniziale di osservazione r 0, integriamo l'intero volume della densità di carica ρ, che è considerato un volume infinitesimale all'interno del volume totale V, quindi l'integrale somma della densità di carica infinitesima rispetto ad un volume infinitesimale. La funzione di densità di carica (r) sarà uguale a: ρ (r) = Σ q i δ (r - r i).

89

Guarda il video

Potrebbe interessarti anche

Segnala contenuti non appropriati

Tipo di contenuto
Devi scegliere almeno una delle opzioni
Descrivi il problema
Devi inserire una descrizione del problema
Si è verificato un errore nel sistema. Riprova più tardi.
Segnala il video che ritieni inappropriato
Devi selezionare il video che desideri segnalare
Verifica la tua identità
Devi verificare la tua identità
chiudi
Grazie per averci aiutato a migliorare la qualità dei nostri contenuti

Guide simili

Superiori

Come calcolare il momento di una coppia di forze

Una delle materie scolastiche che la maggior parte dei ragazzi delle scuole superiori teme è la fisica. Le svariate formule matematiche e la rigorosità di tale materia potrebbero essere le principali cause per le quali rappresenta da sempre una materie...
Superiori

Come Calcolare L'intensità Di Un Campo Elettrico

Nell'ambito della materia della fisica, il campo elettrico ha una sua precisa definizione. Si tratta di un campo che si genera in uno spazio tramite la presenza di una carica elettrica. Oppure di un campo magnetico mutabile nel tempo. Il campo elettrico,...
Superiori

Come calcolare il momento di una forza

In statica, i momenti sono gli effetti di una forza che provocano la rotazione. Nel calcolo di equilibrio, bisogna essere in grado di calcolare un momento per ogni forza, sul diagramma del corpo libero. Per determinare un momento di una forza, si utilizzano...
Superiori

Come si calcola il momento angolare

Il momento angolare è la quantità di rotazione di un corpo, che è il prodotto del suo momento d'inerzia e della sua velocità angolare. Il momento lineare invece, è definito come il prodotto di massa e velocità: p = m v. Questa è una quantità che...
Superiori

Come si calcola il momento d'inerzia di una trave

La fisica e la meccanica sono due materie correlate tra di loro, non facili da capire a primo impatto. Ci vogliono infatti diversi anni di studio e preparazione per poter padroneggiare al meglio queste materie, ma una volta capite possono aprire la mente...
Superiori

Come calcolare l'impedenza di un condensatore

Il condensatore e l'impedenza sono due concetti che si ritrovano nell'elettrotecnica: nello specifico, il condensatore è un componente elettrico ideale che serve ad immagazzinare l'energia elettrica, accumulando la carica al suo interno e che se viene...
Superiori

Come si calcola il momento torcente

Per momento torcente si intende il movimento di una forza. È una grandezza inerente la Dinamica rotazionale e si può considerare come l'equivalente rotazionale del concetto di forza. Il movimento torcente è quella grandezza che coniuga l'intensità...
Superiori

Come determinare il segno del momento flettente

Quando si studia all'università, una delle materie più ostiche per gli studenti di ingegneria è sicuramente Scienza delle Costruzioni. Le difficoltà derivano senz'altro dalla notevole quantità di concetti di analisi matematica e di fisica generale...
I presenti contributi sono stati redatti dagli autori ivi menzionati a solo scopo informativo tramite l’utilizzo della piattaforma www.o2o.it e possono essere modificati dagli stessi in qualsiasi momento. Il sito web, www.o2o.it e Arnoldo Mondadori Editore S.p.A. (già Banzai Media S.r.l. fusa per incorporazione in Arnoldo Mondadori Editore S.p.A.), non garantiscono la veridicità, correttezza e completezza di tali contributi e, pertanto, non si assumono alcuna responsabilità in merito all’utilizzo delle informazioni ivi riportate. Per maggiori informazioni leggi il “Disclaimer »”.