偶極子

地球磁場可以近似為一個磁偶極子的磁場。但是,圖內的 N 和 S 符號分別標示地球的地理北極地理南極。這標示法很容易引起困惑。實際而言,地球的磁偶極矩的方向,是從地球位於地理北極附近的地磁北極,指向位於地理南極附近的地磁南極;而磁偶極子的方向則是從指南極指向指北極
電極偶子的等值線圖。等值曲面清楚地區分於圖內。

電磁學裏,有兩種偶極子(dipole):電偶極子是兩個分隔一段距離,電量相等,正負相反的電荷磁偶極子是一圈封閉循環的電流,例如一個有常定電流運行的線圈,稱為載流迴路。偶極子的性質可以用它的偶極矩描述。

電偶極矩()由負電荷指向正電荷,大小等於正電荷量乘以正負電荷之間的距離。磁偶極矩()的方向,根據右手法則,是大拇指從載流迴路的平面指出的方向,而其它手指則指向電流運行方向,磁偶極矩的大小等於電流乘以線圈面積。

除了載流迴路以外,電子和許多基本粒子都擁有磁偶極矩。它們都會產生磁場,與一個非常小的載流迴路產生的磁場完全相同。但是,現時大多數的科學觀點認為這個磁偶極矩是電子的自然性質,而非由載流迴路生成。

永久磁鐵的磁偶極矩來自於電子內稟的磁偶極矩。長條形的永久磁鐵稱為條形磁鐵,其兩端稱為指北極指南極,其磁偶極矩的方向是由指南極朝向指北極。這常規與地球的磁偶極矩恰巧相反:地球的磁偶極矩的方向是從地球的地磁北極指向地磁南極。地磁北極位於北極附近,實際上是指南極,會吸引磁鐵的指北極;而地磁南極位於南極附近,實際上是指北極,會吸引磁鐵的指南極。羅盤磁針的指北極會指向地磁北極;條形磁鐵可以當作羅盤使用,條形磁鐵的指北極會指向地磁北極。

根據當前的觀察結果,磁偶極子產生的機制只有兩種,載流迴路和量子力學自旋。科學家從未在實驗裏找到任何磁單極子存在的證據。

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