Dipolo elctricoUndipolo elctricoes un sistema de dos cargas de
signo opuesto e igual magnitud cercanas entre s.Los dipolos
aparecen en cuerpos aislantesdielctricos. A diferencia de lo que
ocurre en los materialesconductores, en los aislantes los
electrones no son libres. Al aplicar un campo elctrico a un
dielctrico aislante ste sepolarizadando lugar a que los dipolos
elctricos se reorienten en la direccin del campo disminuyendo la
intensidad de ste.Es el caso de lamolcula de agua, aunque tiene una
carga total neutra (igual nmero de protones que de electrones),
presenta una distribucin asimtrica de sus electrones, lo que la
convierte en una molcula polar, alrededor del oxgeno se concentra
una densidad de carga negativa, mientras que los ncleos de hidrgeno
quedan desnudos, desprovistos parcialmente de sus electrones y
manifiestan, por tanto, una densidad de carga positiva. Por eso en
la prctica, la molcula de agua se comporta como un dipolo.As se
establecen interacciones dipolo-dipolo entre las propias molculas
de agua, formndose enlaces opuentes de hidrgeno. La carga parcial
negativa del oxgeno de una molcula ejerce atraccin electrosttica
sobre las cargas parciales positivas de los tomos de hidrgeno de
otras molculas adyacentes.Aunque son uniones dbiles, el hecho de
que alrededor de cada molcula de agua se dispongan otras cuatro
molculas unidas por puentes de hidrgeno permite que se forme en el
agua (lquida o slida) una estructura de tipo reticular, responsable
en gran parte de su comportamiento anmalo y de la peculiaridad de
sus propiedadesfisicoqumicas.Momento de un dipoloSi se coloca un
dipolo en un campo elctrico () uniforme, ambas cargas (+Qy -Q),
separadas una distancia 2a, experimentan fuerzas de igual magnitud
y de direccin contrariay, en consecuencia, la fuerza neta es cero y
no hay aceleracin lineal (ver figura (a)) pero hay untorqueneto
respecto al eje que pasa por O cuya magnitud esta dada por:
Teniendo en cuenta quey, se obtiene:
As, un dipolo elctrico sumergido en un campo elctrico externo,
experimenta un torque que tiende a alinearlo con el campo:
Los vectores respectivos se muestran en la figura (b).Se define
elmomento dipolar elctricocomo unamagnitud vectorialconmduloigual
al producto de lacargaqpor la distancia que las separad, cuya
direccin va de la carga negativa a la positiva:
Para valores suficientemente bajos del mdulo del campo elctrico
externo, puede probarse que el momento dipolar es aproximadamente
proporcional a aqul. En efecto:
Siendolapolarizabilidad electrnica.Debe hacerse trabajo
(positivo o negativo) mediante un agente externo para cambiar la
orientacin del dipolo en el campo. Este trabajo queda almacenado
como energa potencial U en el sistema formado por el dipolo y el
dispositivo utilizado para establecer el campo externo.Sien la
figura (a) tiene el valor inicial, el trabajo requerido para hacer
girar el dipolo, est dado por:
Teniendo en cuenta la igualdad (1):
Como solo interesan loscambiosde energa potencial, se escoge la
orientacin de referenciade un valor conveniente, en este caso 90.
As se obtiene:
lo cual se puede expresar en forma vectorial:
