电偶极子

电偶极矩

称相距为的一对等量异号点电荷和组成的系统为电偶极子。其特征量为电偶极矩（简称电矩）：^[1]

式中矢量和的方向被规定为由负电荷指向正电荷。

在国际单位制(SI)中，电偶极矩的量纲是，单位是。

微观物理学中常用的单位为debye，符号为D；，它相当于典型分子内部核间距离的十分之一（约）同一个电子的电荷的乘积。

电偶极子产生的电场

中心位于坐标系原点的电偶极子在其远方产生的电势为：^[1]

所谓远方是指。

电偶极子产生的电场

此式求梯度，即得位于原点的电偶极子在远方产生的电场强度：

外电场中的电偶极子

电偶极子仅在非均匀外电场中受非零合力。其所受合力为^[1]

在外场中电偶极子还会受到力矩，^[2]

以上两式中的电场强度都是指去除电偶极子自身场强后剩余的电场。

从第二式可以看出，的量值也就是电偶极子在单位外电场下可能受到的最大力矩，故电偶极矩也称电矩。

偶极子间的相互作用

如果偶极子处于另一偶极子产生的电场中，则的电势能即相互作用能为

电偶极子辐射示意图实际生活多见的电偶极子体系是具有偶极矩的电介质分子。有一类电介质分子的正、负电荷中心不重合，自身形成电偶极子，称为极性分子；另一类电介质分子的正、负电荷中心重合，称为非极性分子，但在外电场作用下，两个电荷中心会相互偏移，所以也形成电偶极子。^[2]

电偶极子是电介质理论和原子物理学的重要模型，研究从稳恒到X光频电磁场作用下电介质的色散和吸收，以及天线的辐射等现象，都要用到偶极子（例如振荡偶极子）的概念。

将偶极子概念加以推广，可有多极子，它是含有个大小相等的点电荷，其中正负各半数，排列成有规律的点阵。在多极子系列中，n=0时，就是点电荷；n=1，就是电偶极子；n=2，称为四极子；n≥2，统称为高阶多极子。高阶多极子模型应用于核物理，其中最重要的是四极子。任意点电荷集合或任意分布电荷，如果能够用一个球面包围，则球外的电势可用集中在球心的点多极子系列的电势之和表示，该操作称为电场的多极展开。