偶極子

永久磁鐵的磁偶極矩來自於電子內稟的磁偶極矩。長條形的永久磁鐵稱為條形磁鐵，其兩端稱為指北極和指南極，其磁偶極矩的方向是由指南極朝向指北極。這常規與地球的磁偶極矩恰巧相反：地球的磁偶極矩的方向是從地球的地磁北極指向地磁南極。地磁北極位於北極附近，實際上是指南極，會吸引磁鐵的指北極；而地磁南極位於南極附近，實際上是指北極，會吸引磁鐵的指南極。羅盤磁針的指北極會指向地磁北極；條形磁鐵可以當作羅盤使用，條形磁鐵的指北極會指向地磁北極。

根據當前的觀察結果，磁偶極子產生的機制只有兩種，載流回路和量子力學自旋。科學家從未在實驗裏找到任何磁單極子存在的證據。 ^[2] 

兩個相距很近的等量異號點電荷組成的系統稱為電偶極子。電偶極子的特徵用電偶極矩p=ql描述，其中l是兩點電荷之間的距離，方向規定由-q指向+q。電偶極子在外電場中受力矩作用而旋轉，使其電偶極矩轉向外電場方向。電偶極矩就是電偶極子在單位外電場下可能受到的最大力矩，故簡稱電矩。如果外電場不均勻，除受力矩外，電偶極子還要受到平移作用。電偶極子產生的電場是構成它的正、負點電荷產生的電場之和。

有一類電介質分子的正、負電荷中心不重合，形成電偶極子，稱為有極分子；另一類電介質分子的正、負電荷中心重合，稱為無極分子，但在外電場作用下會相對位移，也形成電偶極子。在電介質物理學和原子物理學中，電偶極子是很重要的模型。應用有偶極子天線。

一個載流的小閉合圓環稱為磁偶極子，即一個小電流環。

當場點到載流小線圈的距離遠大於它的尺寸時，這個載流小線圈就是一個磁偶極子。磁荷觀點認為，磁場是由磁荷產生的，磁針的N極帶正磁荷，S極帶負磁荷，磁荷的多少用磁極強度q_m來表示。相距l、磁極強度為±qm的一對點磁荷，當l遠小於場點到它們的距離時，±q_m構成的系統叫磁偶極子。

與電偶極子的比較，在遠離偶極子處，磁偶極子和電偶極子的場分佈是相同的，但在偶極子附近，二者場分佈不同。

引申：磁感線是閉合的，電場線是間斷的。 ^[4] 

定義：在自動控制原理中，實軸上一對距離很近的開環零點和極點，附近又沒有其它零極點，我們把它們稱為偶極子。一般這對零極點的距離應小於他們到其他零極點距離的5～10倍，這時這對零極點可以對消，從而降低系統的階數，簡化系統模型。開環零點為使系統開環傳遞函數分子為零的點，極點為使開環傳遞函數分母為零的點。

很多分子都擁有電偶極矩。這是因為分子內部正、負電荷的不均勻分佈。例如：

（正價） H-Cl （負價）擁有永久電偶極矩的分子稱為極化分子。假若一個分子帶有感應電偶極子，則稱此分子被極化。彼得·德拜是最先研究分子的電偶極子的物理化學家。為了紀念他的貢獻，電偶極矩的測量單位被命名為德拜（debye），符號為D。

分子的電偶極子又分為以下三種（參閲分子間作用力）：

永久電偶極子：假若，一個分子內的幾個原子的電負性差異很大，電負性較大的原子會吸引電子更接近自己，因而使得所佔據區域變得更具負性；另外電負性較小的原子的區域會變得更具正性。這樣，就形成了永久電偶極子。

瞬時電偶極子：有時候，電子會洽巧地比較集中於分子內的某一個區域，這偶發狀況會產生暫時的電偶極子。

感應電偶極子：當施加外電場於一個分子時，感應這外電場的作用，分子內部正常的電子雲形狀會被改變，因而產生電偶極子。其伴隨的電偶極矩等於外電場和極化性的乘積。

下表為常見的化合物在氣態時的電偶極矩，採用德拜單位：

這些數值可從相對電容率ε_r的測量值計算求得。當分子因為對稱性而使得淨電偶極矩被抵消，則設定電偶極矩為 0 。電偶極矩最大值在 10 到 11 這值域內。知道電偶極矩值，科學家可以推論出相應的分子結構。例如，數據顯示出，二氧化碳是一個線性分子；而臭氧則不是。 ^[5]