某些電中性分子的正、負電荷分布並非均勻，而具有特殊的排列。例如圖11所示，水分子 \mathrm{H_2O} 的負電荷（-q，q>0）靠近氧原子，而等量的正電荷（+q）靠近兩個氫原子連線的中點，正負電荷分離固定距離 r，稱為電偶極。以乘積 qr 代表電偶極矩 p，並將電偶極矩向量定義為 \vec{p}=q\vec{r}，其中相對位置向量 \vec{r} 的方向係從負電荷指向正電荷。已知一水分子的電偶極矩的量值為 6.3\times10^{-30}\ \mathrm{C\cdot m}。
- 如圖13所示，將一水分子置於外加均勻電場
\vec{E}中，水分子的電偶極矩向量\vec{P}與電場\vec{E}的夾角為\theta。（a）試證明此水分子所受的力矩量值為pE\sin\theta。（b）當E=5.0\times10^4\mathrm{N/C}，\theta=30^\circ時，此水分子所受的力矩量值為何？（4分）