Was ist ein magnetischer Dipol?
Ein magnetischer Dipol kann als die grundlegende beobachtbare Einheit des Magnetismus angesehen werden. Am intuitivsten besteht ein Dipol aus zwei gleichen, aber entgegengesetzt geladenen Punkten oder Polen. Die Wechselwirkung zwischen diesen beiden geladenen Monopolen erzeugt ein als Magnetfeld bezeichnetes Vektorkraftfeld in der Umgebung. Bekannte Beispiele für magnetische Dipole sind Stabmagnete, Elektronen und der Planet Erde.
Obwohl es oft am einfachsten ist, magnetische Materialien wie Stabmagnete mit zwei Monopolen elektrischer Ladung zu betrachten, kann dieses Modell das Verhalten innerhalb eines Magneten nicht beschreiben. Zusätzlich wurden Monopole nie tatsächlich beobachtet. Monopole sind vielmehr hypothetische Teilchen. Interessanterweise wurde die Existenz von Monopolen von der theoretischen Physik postuliert, und die Existenz und Natur von Monopolen war eine aktive offene Frage in der Wissenschaft.
Ein zweites Modell, bei dem magnetische Dipole in Betracht gezogen werden könnten, sind Stromschleifen. Hans Christian Oersted entdeckte 1820, dass ein geschlossener Stromkreis oder eine geschlossene Stromschleife ein Magnetfeld erzeugt. Dazu platzierte er einen elektrisch geladenen Draht in der Nähe eines Kompasses und bemerkte, dass sich die Kompassnadel bewegte. Die Stromschleife erzeugte ein Magnetfeld, das die Magnetnadel oder den Dipol im Kompass beeinflusste. Der Dipol eines magnetischen Materials wie eines Stabmagneten kann modelliert werden, indem man sich die Struktur als mit kleinen Stromschleifen gefüllt vorstellt. Modelle, die diese Stromschleifen verwenden, sagen das Verhalten in magnetischen Materialien mit großem Erfolg voraus.
Die Stärke eines Dipols wird als magnetisches Dipolmoment gemessen. Der Moment ist ein Vektor, dh er hat eine Größe oder Größe sowie eine Richtung. Bei der Betrachtung von Magnetpolen, wie sie in einem Stabmagneten vorkommen, ist das magnetische Moment (m) definiert als die Stärke der Pole (p) multipliziert mit dem Abstand zwischen den Polen (L), der durch die Gleichung m = dargestellt werden kann pL. Die Richtung des Moments zeigt vom Südpol des Magneten zum Nordpol.
Das magnetische Moment kann auch für einen magnetischen Dipol definiert werden, der durch elektrischen Strom erzeugt wird. In diesem Fall ist das magnetische Moment gleich dem Strom (I) multipliziert mit der Fläche innerhalb der Stromschleife (n), die durch die Gleichung m = Is dargestellt werden kann. Die Richtung dieses Moments kann durch die rechte Regel bestimmt werden. Um diese Regel anzuwenden, hält eine Person ihre rechte Hand nach vorne und lässt ihre Finger sich in der gleichen Richtung wie die Strömung krümmen oder zu einer Faust schließen. Der rechte Daumen der Person zeigt, wenn er gerade gehalten wird, in Richtung des magnetischen Dipolmoments.