3.1: Introducción
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\(\text{FIGURE III.1}\)
Considera un cuerpo que es en su conjunto eléctricamente neutro, pero en el que hay una separación de carga tal que hay más carga positiva en un extremo y más carga negativa en el otro. Tal cuerpo es un dipolo eléctrico.
Siempre que el cuerpo en su conjunto sea eléctricamente neutro, no experimentará fuerza si se coloca en un campo eléctrico externo uniforme, pero experimentará (a menos que esté muy fortuitamente orientado) un par. La magnitud del par depende de su orientación con respecto al campo, y habrá dos direcciones (opuestas) en las que el par es máximo.
El par máximo que experimenta el dipolo cuando se coloca en un campo eléctrico externo es su momento dipolar. Esta es una cantidad vectorial, y el par es máximo cuando el momento dipolar está en ángulo recto con el campo eléctrico. En un ángulo general, el par \(\tau\), el momento dipolar\(\textbf{p}\) y el campo eléctrico\(\textbf{E}\) están relacionados por
\[\tau = \textbf{p} \times \textbf{E} \tag{3.1.1} \label{3.1.1}\]
Las unidades SI de momento dipolo se pueden expresar como N m (V/m) -1. No obstante, trabaja las dimensiones de\(p\) y encontrarás que sus dimensiones son Q L. Por lo tanto, es más sencillo expresar el momento dipolar en unidades SI como coulomb metro, o C m.
Otras unidades que se pueden encontrar para expresar el momento dipolar son cgs esu, debye y unidad atómica. También he escuchado el momento dipolo de las nubes de tormenta expresado en culombios kilométricos. Un cgs esu es una unidad electrostática de centímetros-gramo-segundo. Describiré el sistema cgs esu en un capítulo posterior; baste aquí decir que se trata de un cgs esu de momento dipolar\(3.336 \times 10^{-12}\, \text{C m}\), y un debye (D) es\(10^{-18}\) cgs esu. Una unidad atómica de momento dipolo eléctrico es\(a_0e\), donde\(a_0\) está el radio de la primera órbita de Bohr para hidrógeno y\(e\) es la magnitud de la carga electrónica. Una unidad atómica de momento dipolo es de aproximadamente\(8.478 \times 10^{-29}\) C m.
Comento de pasada que he escuchado, angustiosamente a menudo, algunos comentarios como “La molécula tiene un dipolo”. Ya que esta frase no es inglesa, no sé a qué se pretende que signifique. Sería inglés decir que una molécula es un dipolo o que tiene un momento dipolo.