W definicji pola magnetycznego w internetowej Wikipedii zobaczysz taki zapis: „Pole magnetyczne – stan przestrzeni, w której siły działają na poruszające się ładunki elektryczne, a także na ciała mające moment magnetyczny niezależnie od ich ruchu”.
Cóż to są te tajemnicze ciała obdarzone momentem magnetycznym? I co oznacza ów moment magnetyczny?
Okazuje się, że bez tego pojęcia nie sposób wyjaśnić wielu kwestii związanych z magnetyzmem, w szczególności zjawisk para-, dia- i ferromagnetyzmu.
Obiekty obdarzone momentem magnetycznym istnieją naturalnie w przyrodzie (atom, elektron, bryłka magnetytu, ziemski glob), ale można wytworzyć sztucznie takie obiekty (ramka z prądem, solenoid, igła magnetyczna). Obiekty te nazywamy dipolami magnetycznymi (zobacz Rys. a.).
RiL4B8o3HFLSt
Rys. a. Rysunek przedstawia trzy źródła pola magnetycznego: dipol magnetyczny, pętlę z prądem i solenoid. Dipol magnetyczny pokazany został w postaci zielono‑czerwonego kółka z czarną strzałką skierowaną w jego wnętrzu w stronę jego bieguna północnego. Linie pola wychodzą z jego bieguna północnego odginają się na zewnątrz od osi dipola i wchodzą łukami do bieguna południowego dipola. Pętla z prądem została pokazana w przekroju. W jej lewej części prąd płynie do nas z głębi ekranu, a linie pola magnetycznego okrążają przewodnik w postaci zamkniętych pętli odwrotnie do kierunku ruchu wskazówek zegara. W jej prawej części prąd płynie od nas w głąb ekranu, a linie pola magnetycznego okrążają przewodnik w postaci zamkniętych pętli zgodnie z kierunkiem ruchu wskazówek zegara. Solenoid został pokazany w postaci przekroju. W jego lewej części prąd płynie do nas z głębi ekranu, a linie pola magnetycznego okrążają tę stronę solenoidu w postaci zamkniętych pętli odwrotnie do kierunku ruchu wskazówek zegara. W jego prawej części prąd płynie od nas w głąb ekranu, a linie pola magnetycznego okrążają tąę stronę solenoidu w postaci zamkniętych pętli zgodnie z kierunkiem ruchu wskazówek zegara.
Rys. a. Linie pola magnetycznego abstrakcyjnego dipola oraz dwie praktyczne realizacje - pętla z prądem oraz zwojnica. Strzałka oznacza wektor momentu magnetycznego . Zwróć uwagę, że kierunek i zwrot momentu magnetycznego jest taki, jak linii pola magnetycznego, wytwarzanego przez dipol.
Twoje cele
W tym e‑materiale:
dowiesz się, w jaki sposób definiujemy moment magnetyczny,
przekonasz się, jak można obliczyć moment magnetyczny pętli z prądem,
zrozumiesz, jak zachowuje się dipol magnetyczny w jednorodnym polu magnetycznym,
zrozumiesz, dlaczego dipol wykonuje drgania wokół położenia równowagi trwałej.
