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Magnetisches Moment



Physikalische Größe
Name Magnetisches Moment
Formelzeichen der Größe m, µ
Größen- und
Einheitensystem
Einheit Dimension
SI
A·m2
I·L2

Das magnetische Moment (auch magnetisches Dipolmoment) einer Stromverteilung ist in der Physik ein Maß für die Stärke einer magnetischen Quelle und ist analog zum elektrischen Dipolmoment eingeführt worden. Es ist für eine allgemeine Stromverteilung definiert durch:

\vec{m} = \frac{1}{2} \int \mathrm{d}^3r [\vec{r} \times \vec{j}(\vec{r})]

Die Einheit des magnetischen Moments lautet im SI-System A·m2.


Inhaltsverzeichnis

Beispiele

Ebene Leiterschleife

Für eine geschlossene Leiterschleife gilt \vec{j} \; \mathrm{d}^3r = I \; \mathrm{d}\vec{r}. Damit folgt für das magnetische Dipolmoment:

\vec{m} = \frac{I}{2} \int_C (\vec{r} \times \mathrm{d}\vec{r}) = I\cdot \vec{A} = IA \vec{e}.

Dabei ist A die Querschnittsfläche und I die Stromstärke.

Stromdurchflossene lange Spule

Das magnetische Moment einer stromdurchflossenen Spule ist das Produkt aus Windungszahl n, Stromstärke I und Fläche A

m=n\;I\;A.

Die Kenntnis des magnetischen Moments eines magnetischen Dipols erlaubt die Berechnung des auf ihn in einem externen Magnetfeld wirkenden Moments \vec{M} als Kreuzprodukt mit der magnetischen Flussdichte \vec{B}

\vec{M}=\vec{m} \times \vec{B}.

Dadurch kann zum Beispiel das Drehmoment eines Elektromotors berechnet werden.

Teilchen

Für ein Teilchen mit dem Spin \vec{s} und der Ladung q kann ebenfalls ein magnetisches Moment berechnet werden, das oft mit \vec{\mu} bezeichnet wird

\vec{\mu} = \frac{q}{e} \cdot \frac{g \, \mu_\mathrm{B}}{\hbar} \vec{s} .

Dabei ist μB das Bohrsche Magneton, g der Landé-Faktor und \frac{q}{e} die Ladung des Teilchens in Einheiten der Elementarladung. In der letzten Formel wurde nicht das SI-Einheitensystem verwendet, sondern das in diesem Gebiet der Physik gebräuchlichere Gaußsche Einheitensystem (siehe auch elektromagnetische Einheiten).

Für Atomkerne fasst man die Faktoren vor dem Spin zum gyromagnetischen Verhältnis (auch magnetogyrisches Verhältnis genannt) zusammen. Diese Bezeichnung ist besonders in der NMR-Spektroskopie gebräuchlich. Das gyromagnetische Verhältnis ist eine charakteristische Konstante jeder Atomsorte.

\gamma = \frac{g \, \mu_B}{\hbar} .

Literatur

  • John David Jackson: Classical Electrodynamics. Appendix on Units and Dimensions (auch auf deutsch erschienen unter dem Titel Klassische Elektrodynamik.)
 
Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Magnetisches_Moment aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.
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