Momen magnetikdarimagnetadalah besaran yang menentukankekuatanmagnet yang dapat mengerahkan padaarus listrikdantorsibahwamedan magnetakan mengerahkan di atasnya.Sebuah looparus listrik, barmagnet, sebuahelektron, sebuahmolekul, danplanetsemua memiliki momen magnetik.Keduanya saat ini magnetik dan medan magnet dapat dianggap sebagaivektoryang memiliki besar dan arah.Arah poin momen magnetik dari selatan ke kutub utara magnet.Medan magnet yang dihasilkan oleh magnet sebanding dengan momen magnetik nya juga.Lebih tepatnya,momen magnetikjangka biasanya mengacu padamomen magnet dipolsistem, yang menghasilkan istilah pertama dalamekspansi multipoledari medan magnet umum.Thedipolkomponen medan magnet obyek simetris tentang arah momen magnetik dipole, dan menurun sebagai kubus kebalikan dari jarak dari objek.Isi[hide] 1Dua definisi saat 1,1definisi Magnetic kutub 1,2Lancar definisi lingkaran 1.2.1Magnetic saat solenoid 2Unit 3Pengaruh medan magnet luar pada momen magnetik 3.1Angkatan pada saat 3,2Torsi pada saat 4Magnetic saat dan momentum sudut 5Magnetic dipol 5,1medan magnet eksternal yang dihasilkan oleh momen dipol magnet 5,2medan magnet internal dari sebuah dipol 5.3Angkatan antara dua dipol magnetik 6Contoh momen magnetik 6.1Dua jenis sumber magnetik 6.2Magnetic saat atom 6,3Magnetic saat elektron 6,4Magnetic saat inti 6,5Magnetic saat molekul 6.5.1Contoh magnet molekuler 6,6Dasar partikel 7Lihat juga 8Referensi dan catatan

[sunting]Dua definisi saatDalam buku teks, dua pendekatan yang saling melengkapi telah digunakan untuk menentukan momen magnetik.Dalam buku teks pra-1930, mereka didefinisikan menggunakan kutub magnet.[1]buku terbaru mendefinisikannya dalam hal arus Amprian.[sunting]Definisi kutub magnetik

Analog elektrostatik untuk momen magnetik: dua tuduhan yang berlawanan dipisahkan oleh jarak yang terbatas.Sumber momen magnetik dalam bahan dapat direpresentasikan oleh tiang dalam analogi untukelektrostatika.Pertimbangkan sebuah magnet batang yang memiliki kutub magnet besarnya sama tetapi berlawananpolaritas.Masing-masing tiang adalah sumber gaya magnet yang melemahkan dengan jarak.Karenakutub magnetselalu datang berpasangan, sebagian pasukan mereka membatalkan satu sama lain karena sementara satu kutub menarik, yang lain repels.Pembatalan ini sangat besar bila kutub dekat satu sama lain yaitu ketika magnet batang pendek.Kekuatan magnet yang dihasilkan oleh sebuah magnet batang, pada suatu titik dalam ruang, oleh karena itu tergantung pada dua faktor: pada keduakekuatanptiang, dan pada vektormemisahkan mereka.Saat ini didefinisikan sebagai[1]

Itu menunjuk ke arah dari Selatan ke Utara tiang.Analogi dengan dipol listrik sebaiknya tidak diambil terlalu jauh karena dipol magnetik berhubungan denganmomentum sudut(lihatmomen magnetik dan momentum sudut).Namun demikian, kutub magnet sangat berguna untukmagnetostaticperhitungan, terutama dalam aplikasi untukferromagnets.[1]Para praktisi menggunakan pendekatan kutub magnet biasanya mewakilimedan magnetolehtak-berotasiHlapangan, dalam analogi denganmedan listrikE.[edit]definisi lingkaran Lancar

Momenmdari sebuah loop arus planar dengan daerahSdan saat inisaya.Misalkan suatu loop tertutup planar membawa sebuaharus listrikIdan memilikivektor daerahS(x, y,danzkoordinat vektor ini adalah area proyeksi dari loop keyz, zx,dan pesawatxy).Magnetik saat Itsm,vektor, didefinisikan sebagai:

Dengan konvensi, arah daerah vektor diberikan olehaturan pegangan tangan kanan(keriting jari-jari tangan kanan seseorang di arah arus sekitar loop, ketika telapak tangan adalah "menyentuh" ujung luar loop, dan ibu jari lurus menunjukkan arah daerah vektor dan dengan demikian dari momen magnetik).[2]Jika loop tidak planar, saat ini diberikan sebagai

mana adalahproduk silang vektor.Dalam kasus yang paling umum dari distribusi arus sewenang-wenang dalam ruang, momen magnetik seperti distribusi dapat ditemukan dari persamaan berikut:

dimanaradalah vektor posisi menunjuk dari titik asal ke lokasi dari elemen volume, danJadalahrapat arusvektor di lokasi itu.Persamaan di atas dapat digunakan untuk menghitung momen magnetik dari setiap perakitan biaya bergerak, seperti padat dibebankan berputar, dengan menggantikan

di manaadalah densitas muatan listrik pada suatu titik danvadalah kecepatan linier seketika saat itu.Sebagai contoh, momen magnet yang dihasilkan oleh muatan listrik yang bergerak sepanjang lintasan melingkar adalah,dimanaradalah posisi relatif muatanqke pusat lingkaran danvadalah kecepatan sesaat tuduhan itu.Praktisi menggunakan model loop arus umumnya merupakan medan magnet olehsolenoidalBlapangan, analog denganDmedan elektrostatik.[edit]momen magnetik dari sebuah solenoida

3-D gambar solenoid.Sebuah generalisasi dari loop arus atas adalah koil multi-giliran, atausolenoida.Saat nya adalah jumlah vektor dari saat-saat putaran individu.Jika solenoida telahNternyata identik (single-layer berliku),

[sunting]UnitUnit untuk momen magnetik bukanunit dasardalamSistem Satuan Internasional(SI) dan dapat direpresentasikan dalam lebih dari satu cara.Misalnya, dalamdefinisi loop saat ini, kawasan ini diukur dalammeter persegidansayadiukur dalamampere, sehingga momen magnetik diukur dalam ampere-meter persegi (A m2).Dalam persamaan untuktorsi pada saat, torsi yang diukur dalamjouledan medan magnet dalamtesla, sehingga saat ini diukur dalam Joule per Tesla (J T-1).Kedua representasi yang setara:1 A m2= 1 J T-1.DalamCGSsistem, ada set yang berbeda dari unit elektromagnetisme, dimana yang utama adalahESU,Gaussian, danEmu.Di antaranya, ada dua alternatif (non-setara) unit momen dipol magnetik di CGS:(ESU CGS) 1 Stat A cm2= 3,33564095 10-14(Am2atauJT-1)dan (lebih sering digunakan)(Emu CGS danGaussian-CGS) 1ergG= 1aba cm2= 10-3(m2AatauJ/T).Rasio dari kedua non-setara unit CGS (Emu / ESU) sama persis dengankecepatan cahaya di ruang bebas, dinyatakan dalamcms-1.Semua formula dalam artikel ini adalah benar dalamSIunit, namun dalam sistem unit lain, formula mungkin perlu diubah.Sebagai contoh, dalam satuan SI, loop arus dengan saya saat ini dan luas A memiliki momen magnetik Saya A (lihat di bawah), tetapi dalamunit Gaussianmomen magnetik adalah saya A /c.[sunting]Pengaruh medan magnet luar pada momen magnetik[edit]Force on sejenakLihat juga:gaya antara magnetSebuah momen magnetik dalam medan magnet eksternal yang diproduksi memiliki energi potensialU:

Dalam kasus ketika medan magnet eksternal adalah tidak seragam, akan ada sebuah gaya, sebanding dengan medan magnetgradien, yang bekerja pada momen magnetik itu sendiri.Telah ada beberapa diskusi mengenai bagaimana menghitung gaya yang bekerja pada sebuah dipol magnetik.Ada dua ekspresi untuk gaya yang bekerja pada sebuah dipol magnetik, tergantung pada apakahmodel yang digunakan untuk dipoladalah loop saat ini atau dua monopoles (analog dengan dipol listrik).[3]Kekuatan diperoleh dalam kasus dari sebuah loop arus model

Dalam kasus sepasang monopoles yang digunakan (yaitu listrik Model dipol)

dan satu dapat dimasukkan dalam hal lain melalui hubungan

Dalam semua ekspresimadalah dipol danBadalah medan magnet pada posisinya.Perhatikan bahwa jika tidak ada arus atau berubah terhadap waktu medan listrik B= 0dan dua ekspresi setuju.Sebuah elektron, inti, atau atom ditempatkan dalam medan magnet seragam akan presesi dengan frekuensi yang dikenal sebagaifrekuensi Larmor.LihatResonansi.[edit]Torsi pada saatMomen magnetik juga dapat didefinisikan sebagaivektoryang berkaitan dengan menyelaraskantorsipada objek dari eksternal diterapkanmedan magnetdengan vektor medan itu sendiri.Hubungan ini diberikan oleh[4]

di manaadalah torsi yang bekerja pada lapangan dipol danBadalah magnet eksternal.[sunting]momen magnetik dan momentum sudutMomen magnetik memiliki hubungan dekat denganmomentum sudutdisebutefek gyromagnetic.Efek ini diungkapkan padaskala makroskopikdalamefek Haas Einstein-de, atau "rotasi dengan magnetisasi," dan kebalikannya, padaefek Barnett, atau "magnetisasi oleh rotasi."[4]Secara khusus, ketika momen magnetik tunduk ketorsidalam medan magnet yang cenderung untuk menyelaraskan dengan medan magnet diterapkan, saat inipresesi(berputar terhadap sumbu dari bidang diterapkan).Ini adalah konsekuensi dari momentum sudut terkait dengan saat ini.Melihat sebuah dipol magnetik sebagai suatu bidang dibebankan berputar memunculkan hubungan yang erat antara momen magnet dan momentum sudut.Kedua momen magnetik dan peningkatan momentum sudut dengan laju rotasi bola.Rasio dari dua disebutrasio gyromagnetic, biasanya dilambangkan oleh simbol .[5][6]Untuk padat dibebankan berputar dengan densitas muatan yang seragam untuk rasio kepadatan massa, rasio gyromagnetic sama dengan setengah darirasio biaya-untuk-massa.Ini berarti bahwa majelis lebih besar dari biaya berputar dengan yang samamomentum sudutakan memilikiproporsionalmomen magnetik lemah, dibandingkan dengan rekan ringan.Meskipun partikel atom tidak dapat tepat disebut sebagai berputar distribusi muatan seragam biaya-untuk-massa rasio, tren umum dapat diamati dalam dunia atom, di mana momentum sudut intrinsik (berputar) dari setiap jenis partikel adalah konstan: a kecilsetengah-integerkali mengurangikonstanta Planckh.Ini adalah dasar untuk menentukan unit momen magnetikBohr magneton(dengan asumsibiaya-ke-rasio massadarielektron) danmagneton nuklir(dengan asumsibiaya-ke-rasio massadariproton).[sunting]dipol magnetikArtikel utama:Magnetic dipolLihat juga:DipoleSebuah dipol magnetik adalah batas baik loop saat ini atau sepasang tiang sebagai dimensi dari sumber yang dikurangi menjadi nol sekaligus menjaga saat ini konstan.Selama batas-batas ini hanya berlaku untuk ladang yang jauh dari sumber, mereka setara.Namun, kedua model memberikan prediksi berbeda untuk bidang internal (lihat di bawah).[sunting]medan magnet eksternal yang dihasilkan oleh momen dipol magnet

Garis-garis medan magnet di sekitar sebuah "magnetostatic dipol" dipol magnetik itu sendiri di tengah dan dilihat dari samping.Setiap sistem yang memilikimmomen dipol magnetik bersih akan menghasilkandipolemedan magnet (dijelaskan di bawah) di ruang sekitarnya sistem.Sementara medan magnet bersih yang dihasilkan oleh sistem juga dapat memiliki tingkat tinggimultipolekomponen, mereka akan drop off dengan jarak lebih cepat, sehingga hanya komponen dipole akan mendominasi medan magnet dari sistem pada jarak jauh dari itu.Parapotensial vektordari medan magnet yang dihasilkan olehmmomen magnetik adalah

dankerapatan fluks magnetikadalah

Atau seseorang dapat memperolehpotensial skalarpertama dari perspektif kutub magnet,

dan karenanyakekuatan medan magnetadalah

Medan magnet dari magnet yang idealdipoldigambarkan di sebelah kiri.[sunting]medan magnet internal dari sebuah dipol

Medan magnet dari loop saat ini.Kedua model untuk sebuah dipol (pengulangan saat ini dan kutub magnet) memberikan prediksi yang sama untuk bidang magnet jauh dari sumber.Namun, di dalam wilayah sumber mereka memberikan prediksi berbeda.Medan magnet antara kutub (lihat gambar untukdefinisi tiang Magnetic) berada dalam arah yang berlawanan dengan momen magnetik (yang menunjuk dari muatan negatif ke muatan positif), sementara di dalam loop saat ini berada dalam arah yang sama (lihat gambar ke kanan).Jelas, batas-batas bidang ini juga harus berbeda sebagai sumber menyusut ke ukuran nol.Perbedaan ini hanya penting jika batas dipol digunakan untuk menghitung bidang di dalam bahan magnetik.Jika dipol magnetik terbentuk dengan membuat loop arus yang lebih kecil dan lebih kecil, tetapi menjaga produk dari arus konstan dan daerah, bidang pembatas adalah

Tidak seperti ekspresi pada bagian sebelumnya, batas ini adalah benar untuk bidang internal dari dipol.Jika dipol magnetik terbentuk dengan mengambil "kutub utara" dan "kutub selatan", membawa mereka lebih dekat dan lebih dekat bersama tetapi menjaga produk dari magnet kutub-biaya dan jarak konstan, bidang pembatas adalah

Bidang ini berkaitan dengan, Di mana

adalahmagnetisasi.[sunting]Angkatan antara dua dipol magnetik

Kerangka acuan untuk menghitung kekuatan antara dua dipolLihat juga:Magnetic interaksi dipol-dipolJikaBdalam persamaan sebelumnya diganti dengan ekspresi bidang dipol magnetik di bawah perkiraan untuk jarak lebih besar dari panjang karakteristik dari dipol.[7]Yakni,

dimana variabelrdandiukur dalam suatu kerangka acuan dengan asal dalamm1dan berorientasi sedemikian rupa sehinggam1terletak pada sumbu x.Frame ini disebutkoordinat lokaldan ditampilkan dalam Gambar di sebelah kanan.Rumus terakhir yang akan ditampilkan berikutnya.Mereka dinyatakan dalam sistem koordinat global,

Menggunakannotasi vektor, persamaan di atas dapat ditulis sebagai[8]

dimanaradalah jarak-vector dari momen dipolm1sampai momen dipolm2,denganr= | |r| |, dan di manaFadalah gaya yang bekerja padam2.Gaya yang bekerja padam1adalah di arah yang berlawanan.Torsi adalah mudah untuk mendapatkan dari rumus

yang memberikan (dalam koordinat global)

atau

dalam koordinat lokal.[sunting]Contoh momen magnetik[sunting]Dua jenis sumber magnetikPada dasarnya, kontribusi untuk momen magnetik setiap sistem mungkin berasal dari sumber-sumber dari dua macam: (1) gerakanmuatan listrik, sepertiarus listrik, dan (2) denganmagnet intrinsikdaripartikel dasar, sepertielektron.Kontribusi karena sumber jenis pertama dapat dihitung dari mengetahui distribusi semua arus listrik (atau sebaliknya, dari semua biaya listrik dan kecepatan mereka) di dalam sistem, dengan menggunakan rumus di bawah ini.Di sisi lain,besarnyamomen magnetik intrinsik masing-masing partikel dasar adalah sejumlah tetap, sering diukur secara eksperimental dengan presisi besar.Sebagai contoh, setiap momen magnetik elektron diukur menjadi -9,284764 10-24J / T.[9]Paraarahmomen magnetik dari setiap partikel elementer sepenuhnya ditentukan oleh arah yangberputar(yangdikurangidi depan nilai di atas menunjukkan bahwa momen magnetik elektron pun adalah antiparalel untuk spin).Momen magnetik bersih sistem apapun adalahjumlah vektordari kontribusi dari satu atau kedua jenis sumber.Sebagai contoh, momen magnetik sebuah atomhidrogen-1(isotop hidrogen yang paling ringan, yang terdiri dari proton dan elektron) adalah jumlah vektor dari kontribusi berikut:1. saat intrinsik elektron,2. gerakan orbital elektron sekitar proton,3. saat intrinsik dari proton.Demikian pula, momen magnetik dari sebuahmagnet batangadalah jumlah dari momen magnetik intrinsik dan orbital berpasanganelektronmaterial magnet.[edit]momen magnetik atomUntuk atom, elektron berputar individu ditambahkan untuk mendapatkan spin total, dan momentum sudut orbital individu ditambahkan untuk mendapatkan total orbitalmomentum sudut.Kedua kemudian ditambahkan menggunakanmomentum sudut koplinguntuk mendapatkan momentum sudut total.Besarnya momen dipol atom ini kemudian[10]

dimanaJadalahbilangan kuantum momentum total sudut,gJadalahLande g-faktor, danBadalahmagneton Bohr.Komponen ini momen magnetik sepanjang arah medan magnet ini kemudian[11]mAtom(z)= -m gJBdimanamdisebutbilangan kuantum magnetikatau jumlah kuantumkhatulistiwa,yang dapat mengambil pada salah 2 +1 nilai-nilaiJ:[12].Tanda negatif terjadi karena elektron memiliki muatan negatif.Karena momentum sudut, dinamika dipol magnet dalam medan magnet berbeda dari sebuah dipol listrik dalam medan listrik.Lapangan tidak mengerahkan torsi pada merawat dipol magnet untuk menyelaraskan dengan lapangan.Namun, torsi sebanding dengan laju perubahan momentum sudut, sehinggapresesiterjadi: perubahan arah spin.Perilaku ini dijelaskan olehpersamaan Landau-Lifshitz-Gilbert:[13][14]

dimanaadalah rasio gyromagnetic,madalah momen magnetik,adalah koefisien redaman danHeffefektif medan magnet (bidang eksternal ditambah diri lapangan).Istilah pertama menggambarkan presesi dari momen tentang bidang yang efektif, sedangkan yang kedua adalah istilah redaman yang terkait dengan disipasi energi akibat interaksi dengan lingkungan.[edit]momen magnetik dari sebuah elektronElektrondan partikel dasar banyak juga memiliki intrinsikmomen magnetik, penjelasan yang membutuhkan perlakuan mekanik kuantum dan berhubungan dengan intrinsikmomentum sudutdari partikel-partikel seperti dibahas dalam artikelmomen dipol magnetik elektron.Ini memang momen magnetik intrinsik yang menimbulkan efek makroskopikmagnet, dan fenomena lain, sepertiresonansi paramagnetik elektron.Momen magnetik elektron adalah

dimanaBadalahmagneton Bohr,Sadalah elektronberputar,dan elektrong-faktorgSadalah 2 menurutDiracteori ', tetapi karenaelektrodinamik kuantumefek itu sedikit lebih besar dalam kenyataannya: 2,002 319 304 36.Sekali lagi penting untuk melihat bahwamadalah konstanta negatif dikalikan denganberputar, sehingga momen magnetik elektron adalah antiparalel untuk spin.Hal ini dapat dipahami dengan gambar klasik berikut: jika kita membayangkan bahwa momentum sudut putaran yang dibuat oleh massa elektron berputar di sekitar sumbu tertentu, arus listrik yang menciptakan rotasi ini beredar dalam arah yangberlawanan,karena muatan negatif dari elektron ; loop arus tersebut menghasilkan momen magnet yang antiparalel untuk spin.Oleh karena itu, untuk positron (anti-partikel dari elektron) momen magnetik sejajar dengan spin.[edit]momen magnetik intiLihat juga:momen magnetik nuklirSistem nuklir merupakan sistem fisik yang kompleks yang terdiri dari nukleon, yaituprotondanneutron.Sifat mekanik kuantum dari nukleon termasuk spin antara lain.Sejak saat elektromagnetik dari inti tergantung pada spin dari nukleon individu, seseorang dapat melihat sifat-sifat dengan pengukuran momen nuklir, dan lebih khusus momen dipol magnetik nuklir.Inti yang paling umum ada di merekakeadaan dasar, meskipun inti dari beberapaisotopmemiliki berumur panjangkeadaan tereksitasi.Setiapkeadaan energidari inti isotop diberikan ditandai dengan momen yang jelas dipol magnetik, besarnya yang merupakan nomor tetap, sering diukur secara eksperimental dengan presisi besar.Jumlah ini sangat sensitif terhadap kontribusi individu dari nukleon, dan pengukuran atau prediksi dari nilainya dapat mengungkapkan informasi penting tentang isi dari fungsi gelombang nuklir.Ada beberapa model teoritis yang memprediksi nilai momen dipol magnet dan sejumlah teknik eksperimental yang bertujuan untuk melakukan pengukuran dalam inti sepanjang grafik nuklir.[edit]momen magnetik molekulSetiap molekul memiliki besaran yang didefinisikan dengan baik momen magnetik, yang mungkin tergantung pada molekulenergi negara.Biasanya, momen magnetik keseluruhan molekul adalah kombinasi dari kontribusi berikut, dalam urutan kekuatan khas mereka: karena tidak berpasangan nya magnetik saatelektron berputar(paramagnetikkontribusi), jika ada orbit gerak elektron, yang dalamkeadaan dasarsering sebanding dengan medan magnet luar (diamagnetikkontribusi) momen magnetik gabungan yangberputar nuklir, yang tergantung padakonfigurasi spin nuklir.[sunting]Contoh magnet molekuler Oksigenmolekul, O2,menunjukkan kuatparamagnetisme, karena berputar berpasangan terluar dari dua elektron. Karbon dioksidamolekul, CO2,sebagian besar menunjukkandiamagnetisme, momen magnet jauh lebih lemah dari elektronorbitalyang sebanding dengan medan magnet eksternal.Dalam contoh yang jarang terjadi ketika sebuah magnetisotop, seperti13C atau17O, hadir, akan memberikan kontribusi magnet nuklirnya untuk momen magnetik molekul. Hidrogenmolekul, H2,di lapangan (atau nol) lemah magnetik menunjukkan magnet nuklir, dan dapat berada dalampara-atauorto-konfigurasi spin nuklir.[sunting]Dasar partikelDalam fisika atom dan nuklir,simbol mewakilibesarnyamomen magnetik, sering diukur dalamBohr magnetonsataumagnetons nuklir, terkait dengan spin intrinsik dari partikel dan / atau dengan gerak orbital partikel dalam suatu sistem.Nilai momen magnetik intrinsik dari beberapa partikel diberikan dalam tabel berikut:Momen magnetik intrinsik dan berputar dari beberapa partikel dasar[15]

PartikelMagnet dipol saat dalamSIunit (10-27JT-1)Kuantum spin nomor(berdimensi)

elektron-9284.7641/2

proton14.1060671/2

neutron-9.662361/2

muon-44.9044781/2

deuteron4.33073461

pelaut15.0460941/2

Untuk hubungan antara pengertian tentang momen magnetik dan magnetisasi melihatmagnetisasi.