Диполь — идеализированная система, служащая для приближенного описания распространения поля. Дипольное приближение основано на разложении потенциалов поля в ряд по степеням радиус-вектора и отбрасывании всех членов выше первого порядка. Полученные функции будут эффективно описывать поле в случае если:
1.Размеры излучающей поле системы малы по сравнению с рассматриваемыми расстояниями, так что отношение характерного размера системы к длине радиус-вектора является малой величиной и имеет смысл рассмотрение лишь первых членов разложения потенциалов в ряд.
2.Член первого порядка в разложении не равен 0, в противном случае нужно использовать приближение более высокой мультипольности.
3.В уравнениях рассматриваются градиенты потенциалов не выше первого порядка.

Электрический диполь — идеализированная электронейтральная система, состоящая из точечных и равных по абсолютной величине положительного и отрицательного электрических зарядов.

Другими словами, электрический диполь представляет из себя совокупность двух равных по абсолютной величине разноимённых точечных зарядов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга.Произведение вектора l, проведённого от отрицательного заряда к положительному, и помноженного на абсолютную величину зарядов называется дипольным моментом:

Потенциал диполя определяется по формуле:

 

Вдали от диполя напряженность его электрического поля E убывает с расстоянием как 1/R³ , то есть быстрее, чем поле точечного заряда (~ 1/ R²). Компоненты напряженности поля E вдоль оси диполя и в перпендикулярном направлении пропорциональны p и в Гаусса системе единиц равны:

где θ – угол между p и радиусом вектором R точки пространства, в которой измеряется поле диполя;полная напряженность

Действие внешнего электрического поля на диполь также пропорционально p. Однородное внешнее и электрическое поле E создает вращающий момент M=p E sinα ( α – угол между E и p), стремящийся повернуть диполь так, чтобы его дипольный момент был направлен по полю.
Потенциальная энергия диполя в электрическом поле равна -(E,p).

В неоднородном электрическом поле на диполь, кроме вращающего момента, действует также сила, стремящаяся втянуть диполь в область более сильного поля (рис. 3).

 

Любая электронейтральная система в некотором приближении может рассматриваться как электрический диполь с моментом

 

, где q_i — заряд i-го элемента, r_i — его радиус-вектор. При этом дипольное приближение будет корректным, если расстояние, на котором изучается электрическое поле системы, велико по сравнению с её характерными размерами.

Магнитный диполь — аналог электрического, который можно представить себе как систему двух «магнитных зарядов» (эта аналогия условна, так как магнитных зарядов, с точки зрения современной электродинамики, не существует). В качестве модели магнитного диполя можно рассматривать небольшую (по сравнению с расстояниями, на которых изучается генерируемое диполем магнитное поле) плоскую замкнутую проводящую рамку площади , по которой течёт ток . При этом магнитным моментом диполя (в системе СГСМ) называют величину

, где n — единичный вектор, направленный перпендикулярно плоскости рамки в том направлении, с которого ток в рамке течёт против часовой стрелки, I - сила тока, S - площадь рамки.

Аналогию между магнитным диполем и витком с током можно проследить при рассмотрении действия магнитного поля на ток. В однородном магнитном поле на виток с током действует момент сил, стремящийся ориентировать виток так, чтобы его магнитный момент был направлен по полю; в неоднородном магнитном поле такие замкнутые токи втягиваются в область с большей напряженностью поля.

Векторный потенциал, создаваемый магнитным полем диполя равен:

 

Магнитная индукция создаваемая магнитным диполем определяется по формуле:

 

 

Электрическое поле любой в целом нейтральной системы на расстояниях, значительно больших ее размеров, приближенно совпадает с полем эквивалентного диполя – электрическим полем диполя с таким же дипольным моментом, как и у системы зарядов. Поэтому во многих случаях электрический диполь является хорошим приближением для описания таких систем на расстояниях, значительно превышающих размеры системы. Например, полярные молекулы можно приближенно рассматривать как электрические диполи. Атомы, неполярные молекулы и ионы в электрическом поле приобретают дипольный момент, т. к. составляющие их заряженные частицы несколько смещаются под действием внешнего поля. Электрический диполь с изменяющимся во времени дипольным моментом (вследствие изменения его длины или зарядов) является источником электромагнитного излучения.
На взаимодействии неоднородного магнитного поля с магнитным диполем основано, разделение частиц с различными магнитными моментами – атомных ядер, атомов, молекул. Пучок частиц, проходя через неоднородное магнитное поле, разделяется, т. к. поле сильнее изменяет траектории частиц с большим магнитным моментом.
 

Типичный пример диполя — два бесконечно близких заряда, равных по величине и противоположных по знаку. Поле такой системы полностью описывается дипольным приближением.

Магнитное поле Земли примерно совпадает с полем диполя. Однако «N» и «S» (северный и южный) полюса отмечены «географически», то есть противоположно принятому обозначению для полюсов магнитного диполя.

К вандерваальсовым силам относятся взаимодействия между диполями (постоянными и индуцированными). Название связано с тем фактом, что эти силы являются причиной поправки на внутреннее давление в уравнении состояния реального газа Ван-дер-Ваальса. Эти взаимодействия в основном определяют силы, ответственные за формирование пространственной структуры биологических макромолекул. Существует три типа вандерваальсовых сил, причем все они имеют электрическую природу:
- ориентационные силы,
- дисперсионные (лондоновские) силы,
- индукционные силы.