Calculadora de dipolo elétrico

Um dipolo elétrico é um par de cargas iguais e opostas resumido num único vetor: o momento de dipolo elétrico p, medido em coulomb-metro. Sobre a linha axial de um dipolo ideal o campo elétrico cai como um sobre r ao cubo e o potencial elétrico cai como um sobre r ao quadrado, ambos escalados pela constante de Coulomb k. Esta calculadora toma esse momento de dipolo e a distância axial a partir do centro do dipolo, e devolve ou a intensidade de campo axial em newtons por coulomb ou o potencial axial em volts.

O que é um dipolo elétrico axial e como E e V são calculados

Um dipolo elétrico é o multipolo eletrostático mais simples depois de uma carga pontual: duas cargas iguais e opostas de magnitude q separadas por um vetor de comprimento l, resumidas pelo momento de dipolo p igual a q vezes l, em coulomb-metro.

Sobre a linha axial de um dipolo ideal, ou no limite de campo distante em que a distância de observação r é muito maior que a separação das cargas, o campo elétrico aponta ao longo do eixo e tem magnitude E igual a dois k p sobre r ao cubo, enquanto o potencial elétrico em relação ao infinito é V igual a k p sobre r ao quadrado.

Aqui k é a constante de Coulomb, cerca de oito ponto nove oito sete seis vezes dez à nove newton metro quadrado por coulomb quadrado, a mesma constante usada para o campo de uma carga pontual. O campo que cai como um sobre r ao cubo e o potencial que cai como um sobre r ao quadrado são as assinaturas que distinguem um dipolo de um monopolio, cujo campo cai como um sobre r ao quadrado.

O sinal de p é preservado: um momento positivo apontando para o ponto de observação produz campo axial positivo e potencial positivo; inverter o dipolo inverte os dois sinais. Esta calculadora avalia essas duas identidades axiais a partir de p e r.

Não modela a linha equatorial, onde o potencial de um dipolo ideal é zero e o campo é menos k p sobre r ao cubo, e não guarda um comprimento finito de separação de cargas como terceira entrada, porque o pedido é o problema axial de campo distante com dois parâmetros. Momento de dipolo nulo é permitido e devolve campo nulo ou potencial nulo.

A distância, porém, deve ser estritamente maior que zero, porque as duas fórmulas dividem por uma potência positiva de r e uma coordenada axial nula ou negativa não é um ponto de observação físico sobre o eixo do dipolo.

Onde uma calculadora de dipolo elétrico se paga

Salas de aula e plataformas de tutoria usam uma calculadora de dipolo elétrico para que aprendizes confiram E igual a dois k p sobre r ao cubo e V igual a k p sobre r ao quadrado em pares SI arbitrários sem perder uma potência de dez em centímetros ou nanocoulomb-metro. Cadernos de moléculas e materiais convertem um momento de dipolo tabelado em campo ou potencial sobre o eixo a uma distância dada ao esboçar uma primeira estimativa eletrostática antes de um cálculo de multipolo ou quântico completo.

Notas de antena e sensor às vezes tratam um par compacto de cargas como dipolo ideal no eixo; um extremo parse minúsculo evita puxar um solver de campo para essa linha de base de livro.

Prefira esta página quando você já tem o momento de dipolo em coulomb-metro e quer as fórmulas axiais de campo distante; se você tem uma única carga pontual em vez de um dipolo, use uma identidade de campo ou potencial de carga pontual, porque aquelas caem como um sobre r ao quadrado e um sobre r. Pontos equatoriais, comprimento finito do dipolo e multipolos superiores ficam fora deste contrato, então trate o resultado como a linha de base axial clássica e não como uma extração tridimensional.

Validação falha não consome saldo. Mantenha eixos de centímetros de sala e momentos de nanocoulomb-metro dentro de magnitudes SI ordinárias, fixe o campo ou o potencial arredondado nos testes e você obtém aritmética eletrostática reproduzível para lição de casa, plugins LMS e workers de borda sem levantar um solver de campo próprio.