Co je magnetický dipól?

Magnetický dipól lze považovat za základní pozorovatelnou jednotku magnetismu. Nej intuitivněji se dipól skládá ze dvou stejných, ale opačně nabitých bodů nebo pólů. Interakce mezi těmito dvěma nabitými monopoly vytváří vektorové silové pole v okolní oblasti známé jako magnetické pole. Mezi známé příklady magnetických dipólů patří tyčové magnety, elektrony a samotná planeta Země.

Ačkoli je často nejjednodušší považovat magnetické materiály, jako jsou tyčové magnety, za mající dva monopoly elektrického náboje, tento model je neúspěšný při popisu chování v magnetu. Monopoly navíc nikdy nebyly pozorovány. Monopoly jsou spíše hypotetické částice. Je zajímavé, že existence monopolů byla postulována teoretickou fyzikou a existence a povaha monopolů byla ve vědě aktivní otevřenou otázkou.

Druhým modelem, s nímž bychom mohli uvažovat o magnetických dipólech, je model proudových smyček. Hans Christian Oersted objevil v roce 1820, že uzavřený elektrický obvod nebo uzavřená smyčka proudu vytváří magnetické pole. Učinil to umístěním elektricky nabitého drátu blízko kompasu a všiml si, že se kompasová jehla pohybovala. Aktuální smyčka tvořila magnetické pole, které ovlivňovalo magnetickou jehlu nebo dipól v kompasu. Dipól magnetického materiálu, jako je tyčový magnet, lze modelovat představou struktury jako vyplněné malými proudovými smyčkami. Modely využívající tyto proudové smyčky předpovídají chování magnetických materiálů s velkým úspěchem.

Síla dipólu se měří jako magnetický dipólový moment. Moment je vektor, což znamená, že má velikost nebo velikost a směr. Při uvažování magnetických pólů, jako jsou ty v tyčovém magnetu, je magnetický moment (m) definován jako síla pólů (p) vynásobená vzdáleností mezi póly (L), kterou lze vyjádřit rovnicí m = pL. Směr momentu ukazuje z jižního pólu magnetu na jeho severní pól.

Magnetický moment lze také definovat pro magnetický dipól vytvořený elektrickým proudem. V tomto případě je magnetický moment roven proudu (I) vynásobenému plochou v proudové smyčce (smyčkách), která může být reprezentována rovnicí m = Is. Směr tohoto okamžiku může být určen pravítkem. Pro použití tohoto pravidla osoba drží pravou ruku dopředu a nechá prsty ohnout nebo se přiblížit do pěst ve stejném směru jako aktuální. Pravý palec osoby, bude-li držen rovně, bude ukazovat ve směru magnetického dipólového momentu.