Câmp magnetic

Fizicienii pot spune că forța și cuplurile dintre doi magneți sunt cauzate de polii magnetici care se resping sau se atrag reciproc. Acest lucru este asemănător cu forța Coulomb care respinge aceleași sarcini electrice sau atrage sarcini electrice opuse. În acest model, un câmp magnetic H este produs de sarcinile magnetice care sunt "împrăștiate" în jurul fiecărui pol. Astfel, câmpul H este ca și câmpul electric E care începe la o sarcină electrică pozitivă și se termină la o sarcină electrică negativă. În apropierea polului nordic, toate liniile câmpului H sunt îndreptate în direcția opusă polului nordic (fie că se află în interiorul magnetului sau în afara acestuia), în timp ce în apropierea polului sudic (fie că se află în interiorul magnetului sau în afara acestuia) toate liniile câmpului H sunt îndreptate spre polul sudic. Un pol nord, deci, simte o forță în direcția câmpului H, în timp ce forța asupra polului sud este opusă câmpului H.

În modelul polilor magnetici, dipolul magnetic elementar m este format din doi poli magnetici opuși de intensitate polară q_m, separați de o distanță foarte mică d, astfel încât m = q _md.

Din păcate, polii magnetici nu pot exista separat unul de celălalt. Toți magneții au perechi nord/sud care nu pot fi separate fără a crea doi magneți, fiecare având o pereche nord/sud. De asemenea, polii magnetici nu țin cont de magnetismul produs de curenții electrici și nici de forța pe care un câmp magnetic o aplică sarcinilor electrice în mișcare.

Câmpul H se definește astfel:

H ≡ B μ 0 - M , {\displaystyle \mathbf {H} \ \equiv \ {\frac {\mathbf {B} }{\mu _{0}}}-\mathbf {M} ,} (definiția lui H în unități SI)

Cu această definiție, legea lui Ampere devine:

∮ H ⋅ d ℓ = ∮ ( B μ 0 - M ) ⋅ d ℓ = I t o t - I b = I f {\displaystyle \oint \mathbf {H} \cdot d{\boldsymbol {\ell }}=\oint \left({\frac {\mathbf {B} }{\mu _{0}}}}-\mathbf {M} \right)\cdot d{\boldsymbol {\ell }}=I_{\mathrm {tot} }-I_{\mathrm {b} }=I_{\mathrm {f} }}

unde I_f reprezintă "curentul liber" inclus în buclă, astfel încât integrala de linie a lui H nu depinde deloc de curenții legați. Pentru echivalentul diferențial al acestei ecuații, a se vedea ecuațiile lui Maxwell. Legea lui Ampere conduce la condiția la limită:

H 1 , ∥ - H 2 , ∥ = K f , {\displaystyle H_{1,\paralel }-H_{2,\paralel }=\mathbf {K} _{\text{f}},}

unde K_f este densitatea de curent liber de suprafață.

În mod similar, o integrală de suprafață a lui H pe orice suprafață închisă este independentă de curenții liberi și evidențiază "sarcinile magnetice" din interiorul acelei suprafețe închise:

∮ S μ 0 H ⋅ d A = ∮ S ( B - μ 0 M ) ⋅ d A = ( 0 - ( - q M ) ) = q M , {\displaystyle \oint _{S}\mu _{0}\mathbf {H} \cdot \mathrm {d} \mathbf {A} =\oint _{S}(\mathbf {B} -\mu _{0}\mathbf {M} )\cdot \mathrm {d} \mathbf {A} =(0-(-q_{M}))=q_{M},}

care nu depinde de curenții liberi.

Prin urmare, câmpul H poate fi separat în două părți independente:

H = H 0 + H d , {\displaystyle \mathbf {H} =\mathbf {H} _{0}+\mathbf {H} _{d},\,}

unde H_{d 0}este câmpul magnetic aplicat datorat numai curenților liberi și H este câmpul de demagnetizare datorat numai curenților legați.

Prin urmare, câmpul magnetic H reface curentul legat în termeni de "sarcini magnetice". Liniile câmpului H se înfășoară numai în jurul "curentului liber" și, spre deosebire de câmpul magnetic B, începe și se termină și în apropierea polilor magnetici.

• Feromagnetism
• Flux magnetic
• Moment magnetic