Qu'est-ce qu'un dipole magnétique?
Un dipôle magnétique peut être considéré comme l'unité fondamentale observable du magnétisme. Plus intuitivement, un dipôle est constitué de deux points ou pôles égaux mais chargés de façon opposée. L'interaction entre ces deux monopôles chargés génère dans la zone environnante un champ de force vectoriel appelé champ magnétique. Des exemples familiers de dipôles magnétiques comprennent les barreaux magnétiques, les électrons et la planète Terre elle-même.
Bien qu'il soit souvent plus simple de considérer des matériaux magnétiques tels que des barres à aimants comme ayant deux monopôles de charge électrique, ce modèle ne décrit pas le comportement à l'intérieur d'un aimant. De plus, les monopoles n'ont jamais été observés. Les monopoles sont plutôt des particules hypothétiques. Fait intéressant, l’existence de monopoles a été postulée par la physique théorique, et l’existence et la nature des monopoles ont été une question ouverte et active en science.
Un deuxième modèle avec lequel on pourrait envisager des dipôles magnétiques est celui des boucles de courant. Hans Christian Oersted a découvert en 1820 qu'un circuit électrique fermé, ou une boucle de courant fermée, génère un champ magnétique. Il l'a fait en plaçant un fil chargé électriquement près d'un compas et en remarquant que l'aiguille du compas avait bougé. La boucle de courant créait un champ magnétique qui influait sur l'aiguille magnétique, ou dipôle, à l'intérieur du compas. Le dipôle d’un matériau magnétique tel qu’un barreau aimanté peut être modélisé en envisageant que la structure soit remplie de petites boucles de courant. Les modèles utilisant ces boucles de courant prédisent avec beaucoup de succès le comportement dans les matériaux magnétiques.
La force d'un dipôle est mesurée en tant que moment dipolaire magnétique. Le moment est un vecteur, c'est-à-dire qu'il a une magnitude, une taille, ainsi qu'une direction. Lorsque l'on considère les pôles magnétiques, tels que ceux d'un aimant, le moment magnétique (m) est défini comme la force des pôles (p) multipliée par la distance entre les pôles (L), ce qui peut être représenté par l'équation m = PL. La direction du moment pointe du pôle sud de l'aimant vers son pôle nord.
Le moment magnétique peut également être défini pour un dipôle magnétique créé par un courant électrique. Dans ce cas, le moment magnétique est égal au courant (I) multiplié par la surface dans la ou les boucles de courant, ce qui peut être représenté par l'équation m = Is. La direction de ce moment peut être déterminée par la règle de la main droite. Pour utiliser cette règle, une personne tient sa main droite vers l'avant et laisse ses doigts se plier ou se serrer dans un poing dans la même direction que le courant. Le pouce droit de la personne, s'il est tenu droit, pointera dans la direction du moment dipolaire magnétique.