Dipolo magnetico

Le linee di forza del campo magnetico generato da una spira percorsa da corrente elettrica: si nota che hanno lo stesso andamento del campo elettrico generato da un dipolo elettrico.

In fisica, in particolare nel magnetismo, il dipolo magnetico è l'insieme di due cariche magnetiche opposte rigidamente connesse, dette poli magnetici, e rappresenta la sorgente del campo magnetico. Il dipolo magnetico è un'approssimazione usata per descrivere il campo magnetico generato da un circuito percorso da corrente elettrica, più precisamente una spira, a grande distanza da esso. I poli magnetici sono generalmente chiamati sud e nord.

Proprietà

Il potenziale magnetico di tale dipolo è dato dall'espressione:

$\mathbf A = \frac {\mu_0}{4 \pi} \frac {\mathbf p_B \times \mathbf r}{r^3}$

dove p_B è il momento di dipolo magnetico e μ₀ è la permeabilità magnetica del vuoto.
Il corrispondente campo magnetico sarà:

$\mathbf B = \frac {\mu_0}{4 \pi} \frac {3 \left ( \mathbf P_B \cdot \mathbf r \right ) \mathbf r - r^2 \mathbf p_B}{r^5}$

formalmente identico a quello di un dipolo elettrico immerso in un campo elettrico esterno, a patto di sostituire p_B con p_E e B con E. Per i dettagli si rimanda alla sezione corrispondente nella voce dipolo elettrico: le equazioni possono essere dedotte per analogia.

Rappresentazione vettoriale della coppia magnetica su un dipolo$\boldsymbol{\tau}$_B. La coppia dipolare magnetica è data da un vettore uscente dal piano del disegno e ortogonale ad esso, qui è generata dalle forze F e -F, che giacciono sul piano del disegno.

• Energia potenziale magnetica del dipolo magnetico:

$U_B=-\mathbf p_B\cdot \mathbf B$

• Forza risultante magnetica agente sul dipolo:

$\mathbf F_B= \nabla (\mathbf p_B\cdot \mathbf B)$

• Momento meccanico risultante magnetico agente sul dipolo, detto coppia dipolare magnetica:

$\mathbf M_B= \mathbf p_B\times \mathbf B$

Interpretazione microscopica

Per approfondire, vedi la voce momento angolare orbitale.

Come già detto, il dipolo magnetico è un'utile schematizzazione dell'influsso di un campo magnetico su spire molto piccole percorse da corrente; esso è perciò usato nell'ambito della fenomenologia del magnetismo nella materia attraverso modelli atomici classici (come quelli di Rutherford e Bohr), tramite l'introduzione di correnti atomiche dovute al moto degli elettroni e a correnti di Larmor causate dalla precessione dell'orbita di questi.

Voci correlate

• Monopolo elettrico
• Quadrupolo elettrico
• Radiazione di dipolo elettrico
• Polo magnetico
• Dipolo elettrico
• Dipolo molecolare

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