磁気双極子とは何ですか？

磁気双極子は、磁気の基本的な観測可能な単位と考えることができます。 最も直感的には、双極子は2つの等しいが反対に帯電した点、または極で構成されます。 これらの2つの帯電した単極子間の相互作用により、磁場として知られる周囲の領域に力のベクトル場が生成されます。 磁気双極子のよく知られた例には、棒磁石、電子、惑星地球自体が含まれます。

多くの場合、棒磁石などの磁性材料を2つの単極電荷を持つと考えるのが最も簡単ですが、このモデルは磁石内の挙動を説明するのに失敗します。 さらに、モノポールが実際に観察されたことはありません。 むしろ、モノポールは仮想的な粒子です。 興味深いことに、単極子の存在は理論物理学によって仮定されており、単極子の存在と性質は科学の積極的な未解決の問題でした。

磁気双極子を考慮する可能性のある2番目のモデルは、電流ループのモデルです。 ハンス・クリスチャン・エルステッドは、1820年に閉回路または電流の閉ループが磁場を生成することを発見しました。 彼は、コンパスの近くに帯電したワイヤーを配置し、コンパスの針が動いたことに気づいてこれを行いました。 電流ループは、コンパス内の磁気針または双極子に影響を与える磁場を作成していました。 棒磁石などの磁性材料の双極子は、小さな電流ループで満たされている構造を想定することでモデル化できます。 これらの電流ループを使用するモデルは、磁性材料内の挙動を予測して大成功を収めます。

双極子の強度は、磁気双極子モーメントとして測定されます。 モーメントはベクトルです。つまり、大きさ、サイズ、および方向を持っています。 棒磁石などの磁極を考慮する場合、磁気モーメント（m）は、極の強度（p）に極間の距離（L）を掛けたものとして定義され、式m = pL。 モーメントの方向は、磁石の南極から北極を指します。

磁気モーメントは、電流によって生成される磁気双極子に対しても定義できます。 この場合、磁気モーメントは、電流（I）に電流ループ内の面積（s）を掛けたものに等しく、式m = Isで表すことができます。 この瞬間の方向は、右手の法則によって決定できます。 このルールを使用するには、人は右手を前に持ち、指を現在と同じ方向に曲げたり拳に近づけたりします。 人の右親指がまっすぐに保持されている場合、磁気双極子モーメントの方向を指します。