Magnetisk dipol
Den här artikeln behöver källhänvisningar för att kunna verifieras. (2023-07) Åtgärda genom att lägga till pålitliga källor (gärna som fotnoter). Uppgifter utan källhänvisning kan ifrågasättas och tas bort utan att det behöver diskuteras på diskussionssidan. |
En magnetisk dipol är ett fysikaliskt objekt som har ett magnetiskt dipolmoment. Eftersom det inte finns några kända magnetisk monopol (magnetfält är solenoidala enligt Maxwells ekvationer), är magnetisk dipol en annan term för magnet.
Många elementarpartiklar med spinn har ett magnetiskt dipolmoment, bland annat elektroner och myoner. Protonens och neutronens magnetiska moment är mycket mindre, men många atomkärnors magnetiska dipolmoment kan studeras med kärnmagnetisk resonans.
Enheter och storheter
Även en elektrisk ström genom en ringformig ledare är en magnetisk dipol. På avstånd som är mycket större än ringens radie, har fältet formen av ett dipolfält. Dipolens styrka (dipolmoment) är μ =I·A där I är strömmen och A är cirkelns area. En typisk storleksordning av atomära moment är bohrmagnetonen. Dipolmomentet ges i SI-enheten A·m² som är lika med J/T. Enheten Am² visar sambandet med magnetisering som dipolmoment per volymenhet.
I ett homogent magnetfält är den totala kraften på en dipol lika med noll, och det kan bara finnas ett vridmoment som ges av:
där B är det magnetiska B-fältet (flödestäthet). Vridmomentet är noll när momentet är parallellt med fältets riktning. I detta läge är energin minimal, och man kan skriva:
där φ är vinkeln mellan magnetfältet och dipolens riktning. Skillnaden i energi mellan parallellt och antiparallellt läge är därför:
Exempel
Atomer med oparade elektroner kan ha stora magnetiska moment. Exempel är gadolinium-atomen med 7 parallella elektronspinns i 4f-orbitalerna och Fe3+ med 5 parallella elektroner i 3d-orbitalerna. Även syre-molekylen med dess två oparade elektroner är en liten magnet, något som ger upphov till paramagnetism.
Ferromagnetism kan uppstå när det finns växelverkningar som gynnar en parallell orientering av grannatomers magnetiska moment, till exempel i gadolinium under dess Curie-temperatur på 280 K.
Se även
Media som används på denna webbplats
Författare/Upphovsman: Tkgd2007, Licens: CC BY-SA 3.0
A new incarnation of Image:Question_book-3.svg, which was uploaded by user AzaToth. This file is available on the English version of Wikipedia under the filename en:Image:Question book-new.svg
magnetic moment of a current loop
Författare/Upphovsman: Geek3, Licens: CC BY-SA 3.0
Schematic dipole field around the earth. (monochromatic)
Författare/Upphovsman: Sharayanan (rotated by Pieter Kuiper), Licens: CC BY-SA 3.0
Dipole field of a current loop, for comparison with Image:Dipole field.PNG