Magnetic-taxa model pentru H și lui Ampère model pentru B randament identic câmp, în afara de un magnet. În interior sunt foarte diferite.câmpul unui magnet este suma câmpurilor din toate elementele de volum magnetizate, care constau din dipoli magnetici mici la nivel atomic. Însumarea directă a tuturor acestor câmpuri dipol ar necesita integrarea tridimensională doar pentru a obține câmpul unui magnet, care poate fi complicat.,în cazul unei magnetizări omogene, problema poate fi simplificată cel puțin în două moduri diferite, folosind teorema lui Stokes. La integrarea de-a lungul direcției de magnetizare, toate dipoli de-a lungul liniei de integrare a anula reciproc, cu excepția la suprafața de capăt a magnetului. Câmpul apare apoi numai din acele sarcini magnetice (matematice) răspândite pe fațetele de capăt ale magnetului., Dimpotrivă, atunci când se integrează pe o zonă magnetizată ortogonală cu direcția magnetizării, dipolii din această zonă se anulează reciproc, cu excepția suprafeței exterioare a magnetului, unde (matematic) se rezumă la un curent inelar. Acesta se numește modelul Ampère. În ambele modele, trebuie luate în considerare numai distribuțiile bidimensionale pe suprafața magnetului, ceea ce este mai simplu decât problema tridimensională originală.,
modelul de încărcare magnetică: în modelul de încărcare magnetică, suprafețele polului unui magnet permanent sunt imaginate să fie acoperite cu așa-numita încărcare magnetică, particulele Polului Nord pe Polul Nord și particulele Polului Sud pe Polul Sud, care sunt sursa liniilor câmpului magnetic. Câmpul datorat încărcărilor magnetice este obținut prin Legea lui Coulomb cu sarcini magnetice în loc de sarcini electrice. Dacă distribuția polului magnetic este cunoscută, atunci modelul polului oferă distribuția exactă a intensității câmpului magnetic H atât în interiorul, cât și în exteriorul magnetului., Distribuția încărcăturii de suprafață este uniformă, dacă magnetul este magnetizat omogen și are fațete plate (cum ar fi un cilindru sau o prismă).Modelul Ampère: în modelul Ampère, toată magnetizarea se datorează efectului curenților legați circular microscopici sau atomici, numiți și curenți Ampèrieni în întregul material. Efectul net al acestor curenți legați microscopici este de a face magnetul să se comporte ca și cum ar exista un curent electric macroscopic care curge în bucle în magnet cu câmpul magnetic normal la bucle., Câmpul datorat unor astfel de curenți este apoi obținut prin Legea Biot–Savart. Modelul Ampère oferă densitatea corectă a fluxului magnetic B atât în interiorul, cât și în exteriorul magnetului. Uneori este dificil să se calculeze curenții Ampèrieni pe suprafața unui magnet.
Magnetic dipol momentEdit
Departe de un magnet, câmpul său magnetic este aproape întotdeauna descrise (pentru o bună aproximare) de un dipol domeniu caracterizat prin magnetic total dipol moment, m., Acest lucru este valabil indiferent de forma magnetului, atât timp cât momentul magnetic nu este zero. O caracteristică a unui câmp dipol este că puterea câmpului cade invers cu cubul distanței de la Centrul magnetului.
momentul magnetic al unui magnet este, prin urmare, o măsură a rezistenței și orientării sale. O buclă de curent electric, un magnet de bare, un electron, o moleculă și o planetă au toate momente magnetice., Mai exact, termenul moment magnetic se referă în mod normal la momentul dipolului magnetic al unui sistem, care produce primul termen în expansiunea multipolă a unui câmp magnetic general.atât cuplul, cât și forța exercitată asupra unui magnet de un câmp magnetic extern sunt proporționale cu momentul magnetic al acelui magnet. Momentul magnetic este un vector: are atât o magnitudine, cât și o direcție. Direcția momentului magnetic indică de la polul sud la polul nord al unui magnet (în interiorul magnetului)., De exemplu, direcția momentului magnetic al unui magnet de bare, cum ar fi cea dintr-o busolă, este direcția spre care indică polii nordici.
în modelul Ampère corect din punct de vedere fizic, momentele dipolului magnetic se datorează buclelor infinitezimale mici de curent. Pentru o suficient de mică buclă de curent, eu, și, zonă magnetică moment de dipol este:
m = I O {\displaystyle \mathbf {m} =I\mathbf {O} } ,
în cazul în care direcția de m este normală la suprafață într-o direcție determinată folosind curent și regula mâinii drepte. Ca atare, unitatea SI a momentului dipolului magnetic este amper2., Mai exact, pentru a ține cont de solenoizi cu multe rotații, unitatea momentului dipolului magnetic este Ampere2.
În magnetic-taxa model, moment de dipol magnetic este din cauza a două magnetice egale și opuse taxele care sunt separate de o distanță, d. În acest model, m este similar cu moment de dipol electric p din cauza descarcarilor electrice:
m = q m d {\displaystyle m=q_{m}d\,} ,
, unde qm este ‘încărcătură magnetică’. Direcția momentului dipolului magnetic indică de la Polul Sud negativ la polul nord pozitiv al acestui mic magnet.,
forța magnetică datorată câmpului magnetic neuniformedit
Magneții sunt atrași de-a lungul gradientului câmpului magnetic. Cel mai simplu exemplu este atragerea polilor opuși ai doi magneți. Fiecare magnet produce un câmp magnetic care este mai puternic în apropierea polilor săi. Dacă polii opuși ai doi magneți separați se confruntă unul cu celălalt, fiecare dintre magneți este atras în câmpul magnetic mai puternic din apropierea Polului celuilalt. Dacă ca poli se confruntă reciproc, deși, ele sunt respinse din câmpul magnetic mai mare.,modelul de încărcare magnetică prezice o formă matematică corectă pentru această forță și este mai ușor de înțeles calitativ. Căci dacă un magnet este plasat într-un câmp magnetic uniform, atunci ambii poli vor simți aceeași forță magnetică, dar în direcții opuse, deoarece au sarcină magnetică opusă. Dar, atunci când un magnet este plasat în câmpul neuniform, cum ar fi cel datorat unui alt magnet, Polul care se confruntă cu câmpul magnetic mare va experimenta forța mare și va exista o forță netă pe magnet., Dacă magnetul este aliniat cu câmpul magnetic, corespunzător a doi magneți orientați în aceeași direcție lângă poli, atunci acesta va fi atras în câmpul magnetic mai mare. Dacă este aliniat opus, cum ar fi cazul a doi magneți cu poli asemănători unul cu celălalt, atunci magnetul va fi respins din regiunea câmpului magnetic superior.în modelul Ampère, există și o forță pe un dipol magnetic datorită unui câmp magnetic neuniform, dar acest lucru se datorează forțelor Lorentz pe bucla de curent care formează dipolul magnetic., Forța obținute în caz de o buclă de curent model este
F = ∇ ( m ⋅ B ) {\displaystyle \mathbf {F} =\nabla \left(\mathbf {m} \cdot \mathbf {B} \right)} ,
în cazul în care gradientul ∇ este schimbarea cantității m · B pe unitatea de distanță și direcție de creștere maximă de m · B. Pentru a înțelege această ecuație, rețineți că produsul scalar m · B = mBcos(θ), unde m și B reprezintă mărimea m și B vectori și θ este unghiul dintre ele., Dacă m este în aceeași direcție ca B, atunci produsul punct este pozitiv și punctele de gradient „în sus” trăgând magnetul în regiuni de mai mare B-câmp (mai strict mai mare m · B). B reprezintă puterea și direcția câmpului magnetic. Această ecuație este strict valabilă numai pentru magneți de dimensiune zero, dar este adesea o aproximare bună pentru magneți nu prea mari. Forța magnetică pe magneți mai mari este determinată prin împărțirea lor în regiuni mai mici, având propriile lor m, apoi însumând forțele pe fiecare dintre aceste regiuni.
Lasă un răspuns