¿Qué es un dipolo magnético?

Un dipolo magnético puede considerarse la unidad fundamental observable del magnetismo. Lo más intuitivo es que un dipolo consta de dos puntos o polos iguales pero con carga opuesta. La interacción entre estos dos monopolos cargados genera un campo de fuerza vectorial en el área circundante conocido como campo magnético. Ejemplos familiares de dipolos magnéticos incluyen imanes de barra, electrones y el planeta Tierra mismo.

Aunque a menudo es más simple considerar que los materiales magnéticos como los imanes de barra tienen dos monopolos de carga eléctrica, este modelo no tiene éxito al describir el comportamiento dentro de un imán. Además, los monopolos nunca se han observado realmente. Más bien, los monopolos son partículas hipotéticas. Curiosamente, la existencia de monopolos ha sido postulada por la física teórica, y la existencia y naturaleza de los monopolos ha sido una pregunta abierta activa en la ciencia.

Un segundo modelo con el que uno podría considerar dipolos magnéticos es el de los bucles actuales. Hans Christian Oersted descubrió en 1820 que un circuito eléctrico cerrado, o circuito cerrado de corriente, genera un campo magnético. Lo hizo colocando un cable cargado eléctricamente cerca de una brújula y notando que la aguja de la brújula se movía. El circuito actual estaba creando un campo magnético que influía en la aguja magnética, o dipolo, dentro de la brújula. El dipolo de un material magnético, como un imán de barra, puede modelarse imaginando que la estructura está llena de pequeños bucles de corriente. Los modelos que utilizan estos bucles actuales predicen el comportamiento dentro de los materiales magnéticos con gran éxito.

La fuerza de un dipolo se mide como el momento dipolar magnético. El momento es un vector, lo que significa que tiene una magnitud o tamaño, así como una dirección. Cuando se consideran los polos magnéticos, como los de un imán de barra, el momento magnético (m) se define como la fuerza de los polos (p) multiplicada por la distancia entre los polos (L), que puede representarse mediante la ecuación m = pL. La dirección del momento apunta desde el polo sur del imán hasta su polo norte.

El momento magnético también se puede definir para un dipolo magnético creado por una corriente eléctrica. En este caso, el momento magnético es igual a la corriente (I) multiplicada por el área dentro del bucle (s) actual, que puede representarse por la ecuación m = Is. La dirección de este momento puede determinarse por la regla de la mano derecha. Para usar esta regla, una persona sostiene su mano derecha hacia adelante y deja que sus dedos se curven o se cierren en un puño en la misma dirección que la corriente. El pulgar derecho de la persona, si se mantiene derecho, apuntará en la dirección del momento dipolar magnético.