تعلم ما هو ثنائي القطب في الكيمياء والفيزياء

ثنائي القطب هو فصل الشحنات الكهربائية المعاكسة. هو ثنائي القطب كميا به عزم ثنائي الاقطاب (μ).

لحظة ثنائي القطب هي المسافة بين الشحن مضروبة في الشحنة. وحدة لحظة ثنائي القطب هي ديبي ، حيث 1 ديبي هو 3.34 × 10⁻³⁰ سم. لحظة ثنائي القطب هي كمية متجه لها كل من الحجم والاتجاه.

يشير اتجاه عزم ثنائي القطب الكهربائي من الشحنة السالبة إلى الشحنة الموجبة. كلما زاد الاختلاف في القدرة الكهربية ، زادت لحظة ثنائي القطب. تؤثر المسافة التي تفصل الشحنات الكهربائية المعاكسة أيضًا على حجم عزم ثنائي القطب.

هناك نوعان من ثنائيات الأقطاب:

• ثنائيات الاقطاب الكهربائية
• ثنائي القطب المغناطيسي

يحدث ثنائي القطب الكهربائي عند الشحنات الإيجابية والسلبية (مثل البروتون والإلكترون أو الكاتيون و أنيون) منفصلة عن بعضها البعض. عادة ، يتم فصل التهم بواسطة مسافة صغيرة. قد تكون الأقطاب الكهربائية مؤقتة أو دائمة. يسمى ثنائي القطب الكهربائي الدائم بالكهرباء.

ثنائي القطب المغناطيسي يحدث عندما يكون هناك حلقة مغلقة من التيار الكهربائي، مثل حلقة من الأسلاك مع الكهرباء التي تمر من خلالها. أي شحنة كهربائية متحركة لها مجال مغناطيسي مرتبط. في الحلقة الحالية ، يشير اتجاه عزم ثنائي القطب المغناطيسي عبر الحلقة باستخدام قاعدة القبضة اليمنى. حجم عزم ثنائي القطب المغناطيسي هو تيار الحلقة مضروبًا في مساحة الحلقة.

في الكيمياء ، يشير ثنائي القطب عادة إلى فصل الشحنات داخل جزيء بين ذرتين أو ذرات مرتبطة تساهميًا تتقاسم رابطة أيونية. على سبيل المثال ، جزيء الماء (H₂O) هو ثنائي القطب.

يحمل الجانب الأكسجين من الجزيء شحنة سالبة صافية ، في حين أن الجانب ذو ذرتين الهيدروجين له شحنة كهربائية موجبة صافية. شحنات جزيء ، مثل الماء ، عبارة عن شحنات جزئية ، بمعنى أنها لا تضيف ما يصل إلى "1" للبروتون أو الإلكترون. جميع الجزيئات القطبية هي ثنائيات القطب.

حتى جزيء خطي غير قطبي مثل ثاني أكسيد الكربون (CO₂) يحتوي على ثنائيات الاقطاب. هناك توزيع الشحنة عبر الجزيء حيث يتم فصل الشحنة بين ذرات الأكسجين والكربون.

حتى إلكترون واحد لديه لحظة ثنائي القطب المغناطيسي. الإلكترون هو شحنة كهربائية متحركة ، لذلك لديه حلقة تيار صغيرة ويولد مجال مغناطيسي. على الرغم من أنه قد يبدو غير بديهي ، إلا أن بعض العلماء يعتقدون أن إلكترونًا واحدًا قد يمتلك أيضًا لحظة ثنائي القطب الكهربائي.

دائم مغناطيس مغناطيسي بسبب عزم ثنائي القطب المغناطيسي للإلكترون. يشير ثنائي القطب من شريط مغناطيسي من الجنوب المغناطيسي إلى الشمال المغناطيسي.

الطريقة الوحيدة المعروفة لصنع ثنائيات الأقطاب المغناطيسية هي تكوين حلقات حالية أو عبر دوران ميكانيكا الكم.

يتم تعريف لحظة ثنائي القطب من خلال حد ثنائي القطب. بشكل أساسي ، هذا يعني أن المسافة بين الشحنات تتقارب إلى 0 بينما تختلف قوة الشحنات إلى ما لا نهاية. ناتج قوة الشحنة والمسافة الفاصلة هي قيمة موجبة ثابتة.

في الفيزياء ، هناك تعريف آخر للثنائي القطب هو هوائي ذو قضيب معدني أفقي بسلك متصل بمركزه.