Dipol

Zwei ungleichnamige Ladungen, die sich im Abstand l voneinander befinden, bilden einen elektrischen Dipol. Verändert sich die Entfernung zwischen den Ladungen nicht und unterliegt die Ladungsmenge keiner Schwankung, dann bezeichnet man den Dipol als permanenten Dipol. Ein langer metallischer Stab, in dem die eine Hälfte negativ und die andere Hälfte positiv geladen ist, besitzt die physikalischen Eigenschaften eines Dipols.

Fließt in dem Metallstab ein periodischer Strom, durch den die Ladungsträger ihren Platz vertauschen und sich das Ladungsvorzeichen der beiden Stabhälften umkehrt, dann kann der Dipol elektromagnetische Wellen in den Raum abgeben. Er wirkt als Sendedipol.

Treffen umgekehrt elektromagnetische Wellen auf den Dipol auf, dann werden durch sie elektromagnetische Schwingungen im Dipol hervorgerufen. Nun wirkt der Dipol als Empfangsdipol. Sowohl einen Sendedipol als auch einen Empfangsdipol bezeichnet man auch als Antenne (Sendeantenne, Empfangsantenne).

Um die elektromagnetischen Eigenschaften eines Dipols zu verstehen, kann man sich modellhaft vorstellen, wie er durch Verformung eines Schwingkreises entstehen könnte. Der an den Kondensatorplatten aufgeweitete Schwingkreis wird gestreckt, sodass sich die Spulenwicklung zu einem langen geraden Draht umgestaltet. Die Drahtenden fungieren dann als sehr kleine Kondensatorplatten. Die am Schwingkreis beobachtbaren elektromagnetischen Veränderungen müssen nach dieser Vorstellung auch am Dipol vonstatten gehen.

Unter einem Dipol darf man nicht nur technische Konstruktionen aus Leitungsdraht verstehen. In Molekülen sind häufig positive und negative Ladungen ungleichmäßig verteilt. Deshalb besitzen solche Moleküle auch Dipoleigenschaften. Das Wassermolekül zählt beispielsweise zu den Teilchen, die über Merkmale eines Dipols verfügen. Daher kann es elektromagnetische Wellen aussenden, sofern es durch äußere Prozesse dazu angeregt wird. Diese Wellen sind als Infrarotstrahlung nachweisbar.

Dieser spezielle Charakter der Wassermoleküle ermöglicht es auch, sie durch Energiezufuhr zu Schwingungen anzuregen. Das wird bei Mikrowellengeräten genutzt.