Magnetdipolære

Magnetdipolære er et begrep som brukes om systemer som kan beskrives som magnetiske dipoler. Et magnetisk dipolmoment er en vektor μ som oppsummerer kildens evne til å generere et magnetfelt, og som ved avstander større enn størrelsen på kilden gir feltet som et punktdipol.

Dipolmomenter oppstår på to måter: av elektrisk strøm som går i en løkke (μ = I A n, hvor n er retningen gitt av høyrehåndsregelen) og fra intrinsiske egenskaper hos partikler som elektroners spin. Enheten for μ er ampere·kvadratmeter (A·m^2). Disse momentene beskriver hvor sterkt en kilde påvirker et eksternt magnetfelt og hvordan feltet avhenger av avstanden.

Feltet til et magnetdipolært moment faller som 1/r^3. Den generelle feltligningen er B(r) = (μ0/4π r^3) [3(μ·r̂) r̂ − μ], der r̂ er en enhetsvektor i retningen fra dipolen til feltmåleren. Langs dipolaksen er feltet B = (μ0/4π) (2μ)/r^3, mens i akseplanet er det B = (μ0/4π) (μ)/r^3.

Interaksjon med felt og andre dipoler følger: energien U = − μ·B og dreiemomentet τ = μ × B. Mellom to magnetiske dipoler gjelder dipoldipol-interaksjonen U_dd = (μ0/4π r^3) [ μ1·μ2 − 3(μ1·r̂)(μ2·r̂) ], som gir både energi og torques avhengig av orientering.

Bruksområder og eksempler inkluderer atomære og molekylære magnetiske egenskaper, jordens geomagnetiske dipolmoment og teknologier som NMR og ESR, der magnetdipolarisering spiller en sentral rolle.