O que é um dipolo magnético?

Um dipolo magnético pode ser considerado a unidade observável fundamental do magnetismo. O mais intuitivamente é que um dipolo consiste em dois pontos ou pólos iguais mas com carga oposta. A interação entre esses dois monopolos carregados gera um campo de força vetorial na área circundante conhecida como campo magnético. Exemplos familiares de dipolos magnéticos incluem ímãs de barra, elétrons e o próprio planeta Terra.

Embora muitas vezes seja mais simples considerar materiais magnéticos, como ímãs de barra, como tendo dois monopólos de carga elétrica, este modelo não consegue descrever o comportamento de um ímã. Além disso, monopólos nunca foram realmente observados. Pelo contrário, monopolos são partículas hipotéticas. Curiosamente, a existência de monopolos foi postulada pela física teórica, e a existência e natureza dos monopolos tem sido uma questão ativa em aberto na ciência.

Um segundo modelo com o qual se pode considerar dipolos magnéticos é o dos loops de corrente. Hans Christian Oersted descobriu em 1820 que um circuito elétrico fechado, ou circuito fechado de corrente, gera um campo magnético. Ele fez isso colocando um fio eletricamente carregado perto de uma bússola e notando que a agulha da bússola se movia. O loop atual estava criando um campo magnético que influenciava a agulha magnética, ou dipolo, dentro da bússola. O dipolo de um material magnético, como um ímã de barra, pode ser modelado, prevendo a estrutura como sendo preenchida com pequenas voltas de corrente. Os modelos que usam esses loops atuais prevêem o comportamento dentro de materiais magnéticos com grande sucesso.

A força de um dipolo é medida como o momento magnético do dipolo. O momento é um vetor, o que significa que possui uma magnitude ou tamanho, além de uma direção. Ao considerar polos magnéticos, como os de um ímã em barra, o momento magnético (m) é definido como a força dos polos (p) multiplicada pela distância entre os polos (L), que pode ser representada pela equação m = pL. A direção do momento aponta do polo sul do ímã para o polo norte.

O momento magnético também pode ser definido para um dipolo magnético criado por uma corrente elétrica. Nesse caso, o momento magnético é igual à corrente (I) multiplicada pela área dentro do (s) loop (s) de corrente, que pode ser representado pela equação m = Is. A direção deste momento pode ser determinada pela regra da mão direita. Para usar essa regra, uma pessoa segura a mão direita para a frente e deixa os dedos dobrarem ou fecharem com um punho na mesma direção da corrente. O polegar direito da pessoa, se for mantido reto, apontará na direção do momento do dipolo magnético.