Электрическим диполем называется система равных по величине и противоположных по знаку электрических зарядов и , расстояние между которыми мало по сравнению с расстоянием до рассматриваемых точек поля.
Молекулы диэлектриков по своим свойствам подобны диполям.
Плечом диполя называется вектор , направленный по оси диполя от отрицательного заряда к положительному и численно равен расстоянию между ними. Произведение положительного заряда диполя на плечо называется электрическим моментом диполя : .
Вектор совпадает по направлению с плечом диполя .
Согласно с принципом суперпозиции полей напряженность в произвольной точке диполя равна , где и - напряженности полей зарядов и соответственно.
1.Если точка расположена на оси диполя (рис.1.1.4), то векторы и направлены вдоль этой оси в противоположные стороны,
, ,
где и - радиус-векторы, проведенные в точку из концов диполя и , ; . Векторы и совпадают по направлению с , поэтому ; , тогда , ,
Если , то .
2. Найдем напряженность поля диполя в точке , расположенной на перпендикуляре, восстановленном к оси диполя из его середины (рис.1.1.5.). Точка равноудалена от зарядов и , поэтому:
Из подобных треугольников и получаем, что вектор антипараллелен вектору электрического момента диполя : Модуль напряженности , ясно, что , .
Тогда . Величина , ею можно пренебречь, поэтому .
3. В общем случае пусть точка лежит на расстоянии от середины диполя, радиус-вектор образует с осью диполя угол (рис.1.1.6).
Опустим из точки перпендикуляр на . Поместим в точку два точечных заряда и (равных по величине зарядам диполя). Эти заряды компенсируют друг друга и не искажают поле диполя. Четыре заряда, находящихся в точках можно рассматривать как два диполя и , , поэтому . Поэтому электрические моменты диполей соответственно равны:
; .
Для диполя точка лежит на его оси, напряженность, создаваемая этим диполем в точке С равна .
Для диполя точка лежит на перпендикуляре, напряженность поля этого диполя .
Векторы и взаимно перпендикулярны, поэтому результирующая напряженность равна:
Таким образом, напряженность электростатического поля диполя зависит от направления радиус-вектора относительно оси диполя и убывает пропорционально кубу расстояния от его центра, то есть значительно быстрее, чем в случае поля одного точечного заряда.