Der Begriff Dipol wird in der Physik und Chemie verwendet, um ein elektromagnetisches Phänomen zu beschreiben, bei dem zwei Pole oder entgegengesetzte Kräfte in einer bestimmten Region existieren. Ein Dipol kann in vielen verschiedenen Situationen auftreten, aber die meisten Dipole können entweder als elektrisch oder magnetisch kategorisiert werden. Elektrische Dipole treten in der Chemie häufig in Form von molekularen Dipolmomenten auf – der Trennung von positiver und negativer elektrischer Ladung in einem Molekül. Magnetische Dipole können in gewöhnlichen Magneten und Kompassen sowie in der Mikroaktivität von Elektronen und anderen Teilchen beobachtet werden.
Elektrische Ladung besteht aus zwei entgegengesetzten oder polaren Kräften: positiver und negativer Ladung. Diese beiden Kräfte ziehen sich gegenseitig an, wenn sie sich nähern, stoßen jedoch andere Ladungen gleicher Art ab – negative stößt beispielsweise negative ab. Die Ladungsart eines Stoffes wird durch die Verteilung seiner subatomaren Teilchen bestimmt. Elektronen tragen eine negative Ladung, während Protonen, die in Atomkernen vorkommen, eine positive Ladung tragen.
Ein molekularer Dipol entsteht, wenn ein Molekül eine Ladungstrennung über seine Struktur aufweist. Zum Beispiel hat ein Wassermolekül eine strukturelle Anordnung, die Elektronen auf eine Seite des Moleküls zieht und die andere Seite mit weniger Elektronen belässt. So bildet sich an einem Ende des Moleküls eine positive Teilladung, am anderen eine negative Teilladung, die das Molekül polar macht. Mit anderen Worten, das Wassermolekül hat einen molekularen Dipol.
Die Ladungstrennung des Wassermoleküls ändert sich nicht oder verschwindet im Laufe der Zeit, daher spricht man von einem permanenten Dipol. Bei einigen Molekülen kann sich auch eine temporäre Ausrichtung bilden, die als sofortiger Dipol bezeichnet wird, wenn Elektronen vorübergehend zu einem Teil der Struktur wandern. Induzierte Dipole treten auf, wenn Elektronen in einem Molekül von einem polaren Molekül angezogen oder abgestoßen werden.
Magnetische Dipole bilden die zweite Hauptkategorie von Dipolen, die in der Natur vorkommen. Wie elektrische Dipole bestehen sie aus zwei entgegengesetzten Polen, die sich anziehen. Stabmagnete und Kompassnadeln sind beides Beispiele für diese Art von System.
Der Nord- und Südpol eines Magneten bilden einen Dipol, indem sie sich auf ein Magnetfeld ausrichten. Physiker stellen sich einen magnetischen Dipol als eine elektrische Stromschleife vor, die sich um eine Achse dreht, während sie sich ausrichtet. Zum Beispiel dreht sich eine Kompassnadel, bis sie nach Norden zeigt und sich mit dem Erdfeld ausrichtet. Der Spin eines Elektrons um den Kern eines Atoms wird auch als magnetischer Dipol bezeichnet.