Saltar al contenido

17.2: La definición SI del momento magnético

                 

Si se coloca un imán en un campo magnético externo ( textbf {B} ), experimentará un par. La magnitud del par depende de la orientación del imán con respecto al campo magnético. Hay dos orientaciones opuestas en las cuales el imán experimentará el mayor par, y la magnitud del momento magnético se define como el par máximo experimentado por el imán cuando se coloca en el campo magnético externo de la unidad . La magnitud y dirección del par está dada por la ecuación

[ boldsymbol { tau} = textbf {p} times textbf {B}. label {1} ​​]

La unidad SI para momento magnético es claramente ( text {N m T} ^ {- 1} ).

Si una corriente eléctrica (I ) fluye en una bobina plana de área ( textbf {A} ) (recuerde que el área es una cantidad vectorial, de ahí la negrita) , el par que experimentará en un campo magnético viene dado por

[ boldsymbol { tau} = I textbf {A} times textbf {B}. label {2} ]

Esto significa que el momento magnético de la bobina viene dado por

[ textbf {p} = I textbf {A}. label {3} ]

Por lo tanto, la unidad ( text {A m} ^ 2 ) también es una unidad SI correcta para el momento magnético, a menos que el concepto de “corriente en una bobina” debe enfatizarse en un contexto particular, quizás sea mejor atenerse a ( text {N m T} ^ {- 1} ).

Mientras que ” ( text {JT} ^ {- 1} )” también es formalmente dimensionalmente correcto, quizás sea mejor restringir la unidad “joule” al trabajo o la energía, y usar ( text {N m} ) para el par. Aunque estos son dimensionalmente similares, conceptualmente son bastante diferentes. Por esta razón, la práctica ocasional que se observa en la física atómica de expresar momentos magnéticos en ( text {MeV T} ^ {- 1} ) no es del todo apropiada, por conveniente que a veces parezca estar en un campo en el que las masas y los momentos a menudo se expresan convenientemente en ( text {MeV} / c ^ 2 ) y ( text {MeV} / c ).

Está claro que la unidad ” ( text {TM} ^ 3 )”, a menudo vista para “momento magnético” no es dimensionalmente correcta para el momento magnético como se definió anteriormente, de modo que, sea cual sea la cantidad expresado por el frecuente ” ( text {TM} ^ 3 )”, no es el concepto convencionalmente definido de momento magnético.

La magnetización ( textbf {M} ) de un material se define por la ecuación

[ textbf {B} = mu_0 ( textbf {H} + textbf {M}) label {4} ]

Ecuaciones ( ref {2} ) y ( ref {4} ) para Las definiciones de momento magnético y magnetización son consistentes con el concepto alternativo de magnetización como “momento magnético por unidad de volumen”.