Энергия диполя в электростатическом поле

В однородном внешнем электрическом поле на жесткий диполь действует пара сил, момент которой равен

.

Момент пары М направлен перпендикулярно к плоскости, проходящей через векторы и , причем из конца вектора враще­ние от к по кратчайшему пути видно происходящим против часовой стрелки.

На рис. 10.24. момент на­правлен за чертеж и стремится развер­нуть диполь так, чтобы вектор сов­пал по направлению с .

В действительности внешнее электрическое поле вызывает в полярных диэлектриках не только поворот осей диполей по полю, но также и деформацию молекул, т. е. появ­ление у них дополнительного индуцированного дипольного момента.

Жесткий диполь, находящийся в электростатическом по­ле, обладает потенциальной энергией W_п. При повороте диполя на малый угол силы поля совершают работу δА за счет соот­ветствующего уменьшения потенциальной энергии диполя:

где θ — угол между векторами и (рис. 10.24). Полагая, что потенциальная энергия W_п=0 при θ=π/2, получаем

.

В положении устойчивого равновесия потенциальная энер­гия диполя достигает минимального значения. В этом положении θ = 0 и вращающий момент М = 0.