در مقاله قبلی با خطوط میدان الکتریکی آشنا شدیم. در این مقاله تصمیم به بررسی یک آرایش مشهور و مهم از دو بار ناهمنام داریم؛ آرایشی که در آن دو ذره باردار با بزرگی بار یکسان q و علامت مخالف وجود دارد؛ چنین حالتی را دو قطبی الکتریکی می نامیم.
در این مقاله تنها قصد بررسی بزرگی و جهت میدان در حالتی خاص را داریم. نقطه مدنظر ما P در فاصله z از وسط دو قطبی مدنظر است بطوریکه z بسیار بزرگتر از فاصله میان دو بار یعنی d باشد.
تعریف
در مقاله میدان الکتریکی، پی به رابطه میدان الکتریکی ناشی از یک ذره باردار بردیم و در اینجا نیز می توان با دوبار استفاده از این رابطه برای نقطه P و استفاده از این نکته که z بسیار بزرگتر از d است؛ رابطه زیر برای میدان ناشی از دوقطبی الکتریکی به دست می آید:
(1)
گشتاور دوقطبی الکتریکی
حاصل ضرب q (بار هرقطب) و d (فاصله دو بار)، بزرگی برداری به نام گشتاور دوقطبی الکتریکی است که با p نمایش داده می شود. واجد p کولن-متر است. جهت این بردار از بار منفی به بار مثبت است.
پس می توان با کمیت بالا، رابطه (1) را بازنویسی کرد:
(2)
رابطه بالا نشان می دهد که در فواصل دور، میدان دوقطبی افت شدیدتری نسبت به میدان تک قطبی داراست. واضح است که در فواصل دور، تقریبا دوبار برهم منطبق می شوند و به دلیل مخالفت علامت دو بردار میدان، دو بار تقریبا اثر یکدیگر را خنثی می کنند.
*تمرین حل شده)
بزرگی میدان الکتریکی در فاصله 2cm از مرکز دوقطبی که گشتاورش p=5μC.m است را محاسبه نمایید:
از رابطه (2) به سادگی محاسبه می شود: