Магнітний момент

Магнітний момент
Магнітний дипольний момент поверхні зі струмом
Символи:	${\displaystyle {\vec {m}},{\vec {\mu }}}$
Одиниці вимірювання
SI	А⋅м^2 або Дж/Тл
СГС	ерг/Гс
СГСЕ	статА·см^2
У базових величинах SI:	А·м^2
Розмірність:	I·L^2
Інші величини:	магнетон Бора, ядерний магнетон

Магнітний момент — векторна величина, що характеризує взаємодію замкнутих електричних струмів, тіл і частинок речовини з магнітним полем[1]. Найпростішою фізичною системою, що має магнітний момент є елементарне коло електричного струму. Магнітний момент атома визначається рухом електронів довкола ядра (орбітальний момент), спіном електронів і магнітним моментом атомного ядра. Магнітний момент макроскопічної системи дорівнює сумі магнітних моментів її атомів (молекул). Характеристикою магнітного стану макроскопічних тіл є намагніченість, яка дорівнює магнітному моменту одиниці об'єму тіла. Магнітний момент вимірюється в А⋅м^2 або Дж/Тл (SI), або ерг/Гс (СГС), 1 ерг/Гс = 10^−3 Дж/Тл.

Магнітний момент системи зарядів

Магнітний дипольний момент системи зарядів ${\displaystyle q_{i}}$, які рухаються зі швидкістю ${\displaystyle \mathbf {v} _{i}}$ визначається[2] як

${\displaystyle \mathbf {m} ={\frac {1}{2c}}\sum _{i}q_{i}[\mathbf {r} _{i},\mathbf {v} _{i}]}$,

де c — швидкість світла.

Напруженість магнітного поля ${\displaystyle \mathbf {H} }$ на великій віддалі R від системи зарядів визначається, як

${\displaystyle \mathbf {H} ={\frac {3\mathbf {n} (\mathbf {m} \cdot \mathbf {n} )-\mathbf {m} }{R^{3}}}}$,

де ${\displaystyle \mathbf {n} =\mathbf {R} /R}$ — одиничний вектор у напрямку до точки, в якій визначається поле.

Енергія магнітного моменту в зовнішньому магнітному полі

В зовнішньому магнітному полі з магнітною індукцією ${\displaystyle \mathbf {B} }$, енергія U магнітного моменту визначається формулою

${\displaystyle U=-\mathbf {m} \cdot \mathbf {B} }$

В магнітному полі магнітний момент намагається розвернутися таким чином, щоб зробити цю енергію мінімальною.

Квантова механіка

У квантовій механіці величина магнітного моменту визначається через величини кутового моменту і спіну через гіромагнітне співвідношення. Магнітний момент, зумовлений спіном, призводить до існування феромагнітних матеріалів, а, отже, постійних магнітів.

Симетрійні властивості

В межах теорії симетрії, магнітний дипольний момент є аксіальним вектором[3], який змінює напрямок на протилежний при операції обернення часу (T-симетрії), тобто, є ще й T-непарним[4]. Магнітний момент характеризується граничною точковою групою симетрії ∞/mm′[4] у міжнародній нотації (Германа — Моґена).

Див. також

• Аномальний магнітний момент
• Аномальний магнітний момент мюона
• Магнітний момент протона
• Магнітний момент нейтрона

Примітки

1. Магнітний момент // Українська радянська енциклопедія : у 12 т. / гол. ред. М. П. Бажан ; редкол.: О. К. Антонов та ін. — 2-ге вид. — К. : Головна редакція УРЕ, 1974–1985.
2. Формула приведена в системі СГС, в якій магнітний момент має ту ж розмірність, що й дипольний електричний момент
3. Feynman, Richard. §52-5 Polar and axial vectors, Feynman Lectures in Physics, Vol. 1.
4. Hlinka, J. (15 жовтня 2014). Eight Types of Symmetrically Distinct Vectorlike Physical Quantities. Physical Review Letters (англ.). Т. 113, № 16. doi:10.1103/PhysRevLett.113.165502. ISSN 0031-9007. Процитовано 5 листопада 2024.

Література

• Глосарій термінів з хімії // Й. Опейда, О. Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк : Вебер, 2008. — 758 с. — ISBN 978-966-335-206-0