Магнитный момент

Магни́тный моме́нт, магни́тный дипо́льный моме́нт — основная физическая величина, характеризующая магнитные свойства вещества, то есть способность создавать и воспринимать магнитное поле. Вычисляется как

Магнитный момент
Размерность L2I
Единицы измерения
СИ Ам2
Примечания
векторная величина

где плотность тока в элементе объёма , а радиус-вектор этого элемента объёма.

Магнитный момент измеряется в Ам2, или в Вб·м, или Дж/Тл (СИ), либо эрг/Гс (СГС), 1 эрг/Гс = 10−3 Дж/Тл. Специфическими единицами элементарного магнитного момента являются магнетон Бора и ядерный магнетон.

Объекты, обладающие магнитным моментомПравить

Магнитными свойствами обладают элементарные частицы, атомные ядра, электронные оболочки атомов и молекул. Как показала квантовая механика, магнитный момент электронов, протонов, нейтронов и других частиц обусловлен наличием у них собственного момента импульсаспина. Он обычно представляется как вращение частицы вокруг своей оси, однако это сугубо модельная картина, служащая лишь для демонстрации аналогии с явлениями макромира.

Среда, состоящая из частиц (например, молекул), индивидуальные магнитные моменты которых ориентированы не хаотично, будет обладать магнитным моментом и характеризоваться намагниченностью.

Источником магнетизма, согласно классической теории электромагнитных явлений, являются электрические макро- и микротоки; элементарным источником магнетизма считают замкнутый ток.

Формулы для вычисления магнитного моментаПравить

В случае плоского контура с электрическим током магнитный момент вычисляется как

 

где  сила тока в контуре,   — площадь контура,   — единичный вектор нормали к плоскости контура. Направление магнитного момента обычно находится по правилу буравчика: если вращать ручку буравчика в направлении тока, то направление магнитного момента будет совпадать с направлением поступательного движения буравчика.

Для произвольного замкнутого контура магнитный момент равен

 

где  радиус-вектор, проведенный из начала координат до элемента длины контура  .

В общем случае произвольного распределения токов в среде:

 

где  плотность тока в элементе объёма  .

Магнитный момент во внешнем полеПравить

Потенциальная энергия магнитного диполя в магнитном поле:

 

Момент силы, действующий со стороны магнитного поля на магнитный диполь (виток с током, катушку или постоянный магнит):

 

Эти выражения аналогичны соответствующим выражениям для электрического дипольного момента во внешнем электрическом поле.

Создание магнитного поля самим моментомПравить

Магнитный момент   создаёт в точке, задаваемой радиус-вектором  , магнитное поле

 .

Предполагается, что начало координат произвольно выбрано в области токов, формирующих магнитный момент, а расстояние   до точки, где ищется поле, достаточно велико по сравнению с размерами данной области. Через   обозначена магнитная постоянная.

Приведённое выражение также имеет аналог для электрического поля, создаваемого электрическим дипольным моментом на большом расстоянии от него.

См. такжеПравить

ЛитератураПравить