Если диполь поместить в однородное электрическое поле, то на заряды диполя и будут действовать равные по величине и противоположные по направлению силы и (рис 1.2.1). Эти силы образуют пару, плечо которой равно , т.е. зависит от ориентации диполя в поле. Модуль каждой силы равен . Момент пары сил
,
где - электрический момент диполя. Переходя к векторной форме записи, получаем: .
Момент стремится повернуть диполь так, чтобы его момент установился по направлению поля.
Чтобы увеличить угол между векторами и на , нужно совершить работу против сил, действующих на диполь в электрическом поле:
.
Эта работа идет на увеличение потенциальной энергии , которой обладает диполь в электрическом поле. Вся потенциальная энергия диполя определяется интегралом:
.
Будем считать константу интегрирования равной нулю, тогда . Энергия диполя =0, если диполь установлен перпендикулярно полю (). Если диполь ориентирован по полю, то его энергия минимальна: . Энергия диполя максимальна, когда он ориентирован против поля: .
В неоднородном поле силы и , действующие на диполь, в общем случае неодинаковы, поэтому их результирующая отлична от нуля. Если поле изменяется в направлении оси Х, проекция сил на ось Х:
. (1.2.3)
Таким образом, в неоднородном поле на диполь, кроме вращательного момента (1.2.2) действует сила (1.2.З). Под действием этой силы диполь будет либо втягиваться в область более сильного поля (угол - острый), либо выталкиваться из нее (- тупой).