દ્વિ-ધ્રુવ ચાકમાત્રા

March, 2016

દ્વિ-ધ્રુવ ચાકમાત્રા (dipole moment) : બે સમાન અને વિજાતીય વિદ્યુતભારોમાંથી કોઈ એકના વિદ્યુતભાર અને તેમની વચ્ચેના અંતરનો ગુણાકાર. બે સમાન વિદ્યુતભાર +q અને  –q એકબીજાથી અંતરે સ્થાનાંતરિત થયેલા હોય ત્યારે આવા વિદ્યુત દ્વિ-ધ્રુવીની સાથે સંકળાયેલ કાયમી વિદ્યુત દ્વિ-ધ્રુવ ચાકમાત્રા મળે છે. વ્યાપક સ્વરૂપમાં, વિવિક્ત (discrete) વિદ્યુતભારો Xi, Yi, Zi બિંદુઓએ હોય તો, તંત્રની કાયમી વિદ્યુત દ્વિ-ધ્રુવ ચાકમાત્રા

વિદ્યુતભાર વિતરણ સતત (continuous) હોય તો ઉપરના સૂત્રમાં સરવાળાની નિશાની(∑)ને સંકલન (∫) વડે રજૂ કરી શકાય. વિદ્યુત દ્વિ-ધ્રુવ ચાકમાત્રાનો એકમ મીટર–કિલોગ્રામ-સેકન્ડ (M-K-S) માપ-પદ્ધતિમાં કુલંબ-મીટર છે.

A ક્ષેત્રફળ ધરાવતા વાહક તારના ગૂંચળામાંથી i જેટલો વિદ્યુતપ્રવાહ પસાર કરતાં, તારની આસપાસના વિસ્તારમાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન થાય છે તથા વાહક તારથી બનતા સમતલનો ઉપરનો વિભાગ ચુંબકના એક ધ્રુવ તરીકે તથા નીચેનો વિભાગ ચુંબકના બીજા ધ્રુવ તરીકે વર્તે છે. આવા ચુંબકીય દ્વિ-ધ્રુવ સાથે સંકળાયેલ ચુંબકીય દ્વિ-ધ્રુવ ચાકમાત્રા, m=iA થાય છે જેની દિશા વાહક તારથી બનતા સમતલને લંબદિશામાં હોય છે અને જમણા હાથના સ્ક્રૂના નિયમ વડે સહેલાઈથી નક્કી કરી શકાય છે. SI પદ્ધતિમાં તેનો એકમ ઍમ્પિયર-મીટર છે.

કાયમી દ્વિ-ધ્રુવ ચાકમાત્રા ન ધરાવતા અણુઓ(અધ્રુવીય અણુઓ)ને વિદ્યુતક્ષેત્ર અથવા ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં રાખતાં, તેમના પરના ધન અને ઋણ વિદ્યુતભાર, વિરુદ્ધ દિશામાં સહેજ સ્થાનાંતરિત થાય છે. પરિણામે આવા અણુઓ વિદ્યુત કે ચુંબકીય ક્ષેત્રની હાજરીમાં દ્વિ-ધ્રુવ ચાકમાત્રા ધરાવે છે, જેને પ્રેરિત દ્વિ-ધ્રુવ ચાકમાત્રા કહે છે.

જ્યારે વિદ્યુત દ્વિ-ધ્રુવને વિદ્યુતક્ષેત્રમાં રાખવામાં આવે ત્યારે તેની પર ટૉર્ક લાગુ પડે છે અને તેની અસર નીચે દ્વિધ્રુવ એવી રીતે ભ્રમણ કરે છે કે જેથી તેની અક્ષ વિદ્યુતક્ષેત્રની દિશાને સમાંતર થાય. વિદ્યુતક્ષેત્રમાં દ્વિ-ધ્રુવ પર લાગતા ટૉર્કનું મૂલ્ય વિદ્યુતક્ષેત્રની તીવ્રતા ઉપરાંત બે વિદ્યુતભાર વચ્ચેના અંતરાલ અને વિદ્યુતભારના માનના ગુણાકાર અર્થાત્ દ્વિ-ધ્રુવ ચાકમાત્રા પર આધાર રાખે છે. આમ, દ્વિ-ધ્રુવ ચાકમાત્રા, એ આપેલા વિદ્યુત દ્વિ-ધ્રુવ પર શૂન્યાવકાશમાં દ્વિ-ધ્રુવની આસપાસના વિદ્યુતક્ષેત્રની તીવ્રતાના એકમ મૂલ્ય દીઠ લાગુ પડતું મહત્તમ ટૉર્ક દર્શાવે છે. દ્વિ-ધ્રુવ ચાકમાત્રા સદિશ રાશિ છે અને તેની દિશા ઋણ ધ્રુવથી ધન ધ્રુવ તરફની હોય છે.

આણ્વિક અને પરમાણ્વિક બંધારણના અભ્યાસમાં કાયમી અથવા પ્રેરિત આણ્વિક અથવા પરમાણ્વિક દ્વિ-ધ્રુવ ચાકમાત્રાની ઘણી અગત્ય છે. અણુઓના પરાવૈદ્યુત અચળાંક(dielectric constant)ના માપનના અભ્યાસ દ્વારા જાણવા મળ્યું છે કે કેટલાક અણુઓ કાયમી દ્વિ-ધ્રુવ ચાકમાત્રા ધરાવે છે. અણુઓમાં વિદ્યુતભારની ગોઠવણીના કારણે આવા અણુઓ સાથે કાયમી દ્વિ-ધ્રુવ ચાકમાત્રા સંકળાયેલી હોય છે. આણ્વિક દ્વિ-ધ્રુવ ચાકમાત્રાનું માપન ડી-બાય એકમમાં કરવામાં આવે છે (1 ડી-બાય એકમ = 3.33564 × 10–30 કુલંબ-મીટર).

રશ્મિ ન. દવે