偶极子

在物理学中，偶极子是一种以两种方式发生的电磁现象：

• 电偶极子处理在任何电磁系统中发现的正电荷和负电荷的分离。 该系统的一个简单示例是一对大小相等但符号相反的电荷，它们之间的距离通常很小。 （xxx电偶极子称为驻极体。）
• 磁偶极子是电流系统的闭合循环。 一个简单的例子是一个单回路的导线，其中有恒定电流通过它。 条形磁铁是具有xxx磁偶极矩的磁铁的一个例子。

偶极子，无论是电的还是磁的，都可以用它们的偶极矩（一个矢量）来表征。 对于简单的电偶极子，电偶极矩从负电荷指向正电荷，其大小等于每个电荷的强度乘以电荷之间的距离。 （准确地说：对于偶极矩的定义，应该始终考虑偶极极限，例如，产生电荷的距离应该收敛到 0，同时电荷强度应该以这种方式发散到无穷大 乘积保持正常数。）

对于磁（偶极）电流环路，磁偶极矩指向通过环路（根据右手抓握法则），其大小等于环路中的电流乘以环路面积。

与磁流环路类似，电子粒子和其他一些基本粒子具有磁偶极矩，因为电子产生的磁场与非常小的电流环路产生的磁场相同。 然而，电子的磁偶极矩不是由于电流环路引起的，而是由于电子的固有特性引起的。 电子也可能具有电偶极矩，尽管尚未观察到（参见电子电偶极矩）。

永磁体（例如条形磁铁）的磁性归功于电子的固有磁偶极矩。 条形磁铁的两端称为磁极——不要与单极混淆，请参阅下面的分类）——并且可以标记为北极和南极。 就地球磁场而言，它们分别是寻北极和寻南极：如果磁铁自由悬浮在地球磁场中，则寻北极将指向北方，指向地球。 南极将指向南方。 条形磁铁的偶极矩从其磁南指向其磁北极。 在磁罗盘中，磁棒的北极指向北方。 然而，这意味着地球的地磁北极是其偶极矩的南极（南极），反之亦然。

产生磁偶极子的xxx已知机制是通过电流环路或量子力学自旋，因为磁单极子的存在从未被实验证明过。

物理偶极子由两个相等且相反的点电荷组成：字面意义上的两个极。 它在远距离（即与极距相比距离较大）的场几乎完全取决于上述定义的偶极矩。 点（电）偶极子是在保持偶极矩固定的情况下让分离趋于 0 所获得的极限。 点偶极场的形式特别简单，多极展开中的1阶项就是点偶极场。

尽管自然界中没有已知的磁单极子，但存在与电子等粒子相关的量子力学自旋形式的磁偶极子（尽管对此类效应的准确描述超出了经典电磁学的范畴）。 理论上的磁点偶极子具有与电点偶极子的电场形式完全相同的磁场。 一个很小的载流回路近似为一个磁点偶极子； 这种环路的磁偶极矩是环路中流动的电流与环路（矢量）面积的乘积。

电荷或电流的任何配置都有一个“偶极矩”，它描述的偶极子的场在远距离上最接近给定配置的场。 当总电荷（单极矩）为 0 时，这只是多极展开式中的一项——对于磁性情况总是如此，因为没有磁单极子。 偶极子项在远距离处占主导地位：与下一个（四极子）项的 1/r4 和更高项的 1/r 的更高幂或 1/r2 相比，它的场与 1/r3 成比例下降 对于单极子项。

由于正电荷和负电荷在各种原子上的不均匀分布，许多分子具有这样的偶极矩。