Was ist ein Dipolfeld?

In der Physik gibt es zwei Haupttypen von Dipolen, einen magnetischen Dipol und einen elektrischen Dipol. Konzeptionell ähneln sie sich insofern, als der Begriff Dipol „zwei Pole habend“ bedeutet. Ein Dipolfeld ist die Summe der aus dem Dipol resultierenden elektrischen Felder an jedem Punkt einer Fläche, egal ob es sich um einen elektrischen oder magnetischen Dipol handelt. Das Erdmagnetfeld kann durch ein Dipolfeld dargestellt werden.

Elektrische Dipole sind jede Menge gleicher und entgegengesetzter Ladungen, eine Seite positiv und eine Seite negativ. Ein Wasserstoffatom ist ein Dipol, da es ein positiv geladenes Proton und ein negativ geladenes Elektron hat. Ein Wassermolekül ist jedoch auch ein Dipol, da Elektronen stärker vom Sauerstoffatom angezogen werden als von den beiden stabilen Wasserstoffatomen.

Das einen elektrischen Dipol umgebende Dipolfeld ist das gesamte elektrische Feld, das sich aus der elektrischen Kraft der beiden Ladungen innerhalb des Dipols zusammensetzt, die an jedem Punkt des Gebiets auf eine positive Testladung wirken. Dieses elektrische Feld besteht aus der Kraft auf diese positive Testladung dividiert durch die Größe der Ladung und verläuft in Richtung der Kraft. Dies ist leicht zu erkennen, indem man Pfeile zeichnet, um die Größe der elektromagnetischen Kraft an jedem Punkt darzustellen, und dann Feldlinien parallel zur Richtung der Kraft von einer Ladung zur anderen zeichnet. Größe und Richtung der Summe dieser Kräfte ist das Dipolfeld.

Ein magnetischer Dipol ist im Wesentlichen ein Stabmagnet und hat zwei verschiedene Pole, Nord und Süd. Das Dipolfeld nach einem magnetischen Dipol ist das Gesamtmagnetfeld, das sich aus den magnetischen Kräften an jedem Punkt des Gebietes zusammensetzt. Alle Magnete sind von Natur aus Dipole. Eine der vier von James Maxwell entwickelten elektromagnetischen Gleichungen besagt, dass es keinen magnetischen Monopol gibt.

In der Geophysik kann das Erdmagnetfeld als Dipolfeld dargestellt werden, dessen Magnetfeldlinien sich vom geografischen Südpol zum geografischen Nordpol erstrecken. Die Stärke des Dipolfeldes ist maximal, wenn die Feldlinien näher beieinander liegen, wie am Nord- und Südpol, und schwächt sich ab, wenn die Feldlinien weiter auseinander liegen. Eine Linie, die durch die Mitte des Dipolfeldes am Erdäquator gezogen wird, stellt die Äquatorebene dar und steht senkrecht zu den magnetischen Feldlinien.