Co to jest dipol magnetyczny?
Dipol magnetyczny można uznać za podstawową obserwowalną jednostkę magnetyzmu. Najbardziej intuicyjnie dipol składa się z dwóch równych, ale przeciwnie naładowanych punktów lub biegunów. Interakcja między tymi dwoma naładowanymi monopolami generuje pole wektorowe siły w okolicy znanym jako pole magnetyczne. Znane przykłady magnetycznych dipoli obejmują magnesy prętowe, elektron i sama planeta Ziemia.
Chociaż często najprostsze jest rozważenie materiałów magnetycznych, takich jak magnesy prętowe, jak posiadanie dwóch monopoli ładunku elektrycznego, model ten nie jest w stanie opisywać zachowania w magnecie. Ponadto monopole nigdy nie były obserwowane. Raczej monopole są hipotetycznymi cząsteczkami. Co ciekawe, istnienie monopoli zostało postulowane przez fizykę teoretyczną, a istnienie i natura monopoli było aktywnym otwartym pytaniem w nauce.
Drugi model, z którym można rozważyć dipole magnetyczne, jest obecna pętle. Hans ChriStian Oersted odkrył w 1820 r., Że zamknięty obwód elektryczny lub zamknięta pętla prądu generuje pole magnetyczne. Zrobił to, umieszczając przewód naładowany elektrycznie w pobliżu kompasu i zauważając, że igła kompasu poruszyła się. Obecna pętla tworzyła pole magnetyczne, które wpłynęło na igły magnetyczne lub dipol w kompasie. Dipol materiału magnetycznego, takiego jak magnes barowy, można modelować, wyobrażając sobie strukturę jako wypełnioną małymi pętlami prądowymi. Modele wykorzystujące te prądowe pętle z wielkim sukcesem przewidują zachowanie w materiałach magnetycznych.
Siła dipola mierzy się jako magnetyczny moment dipolowy. Moment jest wektorem, co oznacza, że ma wielkość lub rozmiar, a także kierunek. Rozważając bieguny magnetyczne, takie jak te w magnesie prętowym, moment magnetyczny (M) jest zdefiniowany jako wytrzymałość biegunów (p) pomnożona przez DiastanCE między biegunami (L), które mogą być reprezentowane przez równanie m = pl. Kierunek momentu wskazuje na biegun południowy magnesu do jego bieguna północnego.
Moment magnetyczny można również zdefiniować dla dipolu magnetycznego stworzonego przez prąd elektryczny. W takim przypadku moment magnetyczny jest równy prądowi (i) pomnożonemu przez obszar w bieżącej pętli, który może być reprezentowany przez równanie m = IS. Kierunek tego momentu można ustalić na podstawie zasady prawej ręki. Aby użyć tej zasady, osoba trzyma prawą rękę do przodu i pozwala na krzywą palce lub zamykać pięść w tym samym kierunku co prąd. Właściwy kciuk osoby, jeśli jest utrzymywany prosto, wskazuje w kierunku magnetycznego momentu dipolowego.