Le terme dipôle est utilisé en physique et en chimie pour décrire un phénomène électromagnétique où deux pôles, ou forces opposées, existent dans une région donnée. Un dipôle peut survenir dans de nombreuses situations différentes, mais la plupart des dipôles peuvent être classés comme électriques ou magnétiques. Les dipôles électriques sont souvent rencontrés en chimie sous la forme de moments dipolaires moléculaires – la séparation des charges électriques positives et négatives à travers une molécule. Des dipôles magnétiques peuvent être observés dans des aimants et des boussoles ordinaires, ainsi que dans l’activité à micro-échelle des électrons et d’autres particules.
La charge électrique est constituée de deux forces opposées, ou polaires : une charge positive et une charge négative. Ces deux forces s’attirent lorsqu’elles sont rapprochées, mais repoussent d’autres charges de même nature — le négatif repousse le négatif, par exemple. Le type de charge d’une substance est déterminé par la distribution de ses particules subatomiques. Les électrons portent une charge négative, tandis que les protons, qui se trouvent dans les noyaux atomiques, portent une charge positive.
Un dipôle moléculaire apparaît lorsqu’une molécule a une séparation de charge à travers sa structure. Par exemple, une molécule d’eau a un arrangement structurel qui attire les électrons d’un côté de la molécule, laissant l’autre côté avec moins d’électrons. Une charge positive partielle se forme ainsi à une extrémité de la molécule, tandis qu’une charge négative partielle se forme à l’autre, rendant la molécule polaire. En d’autres termes, la molécule d’eau possède un dipôle moléculaire.
La séparation de charge de la molécule d’eau ne change pas ou ne disparaît pas avec le temps, on dit donc qu’il s’agit d’un dipôle permanent. Un alignement temporaire appelé dipôle instantané peut également se former dans certaines molécules lorsque les électrons migrent temporairement vers une partie de la structure. Les dipôles induits se produisent lorsque les électrons d’une molécule sont attirés ou repoussés par une molécule polaire.
Les dipôles magnétiques constituent la deuxième catégorie principale de dipôles présents dans la nature. Comme les dipôles électriques, ils sont constitués de deux pôles opposés qui s’attirent. Les barres magnétiques et les aiguilles de boussole sont deux exemples de ce type de système.
Les pôles nord et sud d’un aimant créent un dipôle en s’alignant sur un champ magnétique. Les physiciens considèrent un dipôle magnétique comme une boucle de courant électrique tournant autour d’un axe lorsqu’il s’aligne. Par exemple, une aiguille de boussole tourne jusqu’à ce qu’elle pointe vers le nord, s’alignant sur le champ terrestre. Le spin d’un électron autour du noyau d’un atome est également considéré comme un dipôle magnétique.