Basiswissen

Ein magnetischer Dipol ist die einfachste beobachtete Form, in der Magnetismus auftritt. Alle komplizierteren magnetischen Strukturen lassen sich aus Dipolen zusammensetzen. Der Nordpol ist der Punkt oder Bereich, aus dem die gedachten Magnetfeldlinien austreten und der Südpol, an dem sie eintreten.

Magnetpole

Magnetische Pole treten immer nur in der Kombination eines Nord- mit einem Südpol auf. Man hat bisher noch nie einen isolierten Nord- oder Südpol für sich alleine beobachtet.^[3] Magnetische Monopole sind theoretisch denkbar, aber noch nie beobachtet worden. Die Magnetfeldlinien werden dabei immer so gedacht, dass sie aus dem Nordpol austreten und im Südpol eintreten. Mehr dazu unter Magnetpole ↗

Das Feld eines Dipols

Die magnetischen Dipole bestimmen die magnetischen Eigenschaften eines Stücks Materie. Man unterscheidet Ferro-, Antiferro- und Paramagnetismus, bei denen die Dipole dauerhaft vorhanden sind vom Diagmagnetismus, bei dem die Dipole erst von einem äußeren Magnetfeld erzeugt werden müssen.

Formel^[5]

B(r̂) = (μ₀/(4πr)·3(μ⃗∘r⃗)∘r⃗/r⁵-μ⃗/r³)

Legende

B(r⃗) = Magnetische Feldstärke am Ort r

μ⃗ = das magnetische Dipolmoment

r⃗ = Ort r im Feld, angegeben über einen Ortsvektor ↗

μ₀ = die magnetische Feldkonstante [Permeabilität des Vakuums] ↗

r = der Betrag des Ortsvektors r⃗ Vektorbetrag ↗

· = das für reelle Zahlen übliche Malzeichen ↗

∘ = das Malzeichen für das Skalarprodukt^{[6] ↗}

/ = das Geteiltzeichen ↗

- = das Minuszeichen ↗

Ein Dipol im Feld

Formeln^[5]

M⃗ = μ⃗×B⃗

Eₚₒₜ = −μ⃗∘B⃗

F⃗ = ∇(μ⃗∘B⃗)

Legende

M⃗ = Das Drehmoment, das auf ein magnetisches Dipolmoment μ⃗ in einem homogenen Magnetfeld B⃗ wirkt

μ⃗ = das magnetische Dipolmoment

B⃗ = Feldvektor für ein homogenes Magnetfeld

Eₚₒₜ = Potenzielle Energie eines magnetischen Dipols in einem homogenen Magnetfeld

× = Multiplikationszeichen für das Vektorprodukt ↗

∘ = das Malzeichen für das Skalarprodukt^{[6] ↗}

F⃗ = die Kraft als Vektor, die auf Dipol in inhomogenem Magnetfeld wirkt

∇ = der sogenannte Nabla-Operator ↗

Fußnoten

[1] Zu einem magnetischen Dipol kann man stets einen Vektor m [geschrieben mit Pfeil], sein magnetisches Moment angeben, so daß im Magnetfeld mit der magnetischen Flussidchte B [mit Pfeil, als Vektor geschrieben] das mechanische Drehmoment M=m×B auf den Dipol wirkt." Die dazu gehörige Einheit ist der Newtonmeter pro Tesla oder A·m². In: Oskar Höfling: Physik. Lehrbuch für Unterricht und Selbststudium. Fünfzehnte Auflage. 1994. ISBN: 3-427-41045-5. Dort das Kapitel 5.2.14 "Der magnetische Dipol im Magnetfeld" auf Seite 506.

[2] "Ein magnetischer Dipol verhält sich bezüglich magnetischer Felder genauso wie ein elektrischer Dipol bezüglich elektrischer Felder, wobei die magnetische FlußdichteB dem elektrischen Feld E, das magnetische Moment (oder Dipolmoment) m dem elektrischen Dipolmoment p, und μ (μ: Permeabilität) der Dielektrizitätskonstanten ε entsprechen." In: der Artikel "Magnetischer Dipol". Spektrum Lexikon der Physik. Abgerufen am 18. Oktober 2025. Online: https://www.spektrum.de/lexikon/physik/magnetischer-dipol/9319

[3] Die Analogie zwischen Magnetostatik und Elketrostatik, so der Artikel, wird aber begrenzt dadurch, dass es keine magnetischen Monopole gibt, wohl aber elektrische Ladungen die rein positiv oder rein negativ sind. Sinngemäß in: der Artikel "Magnetischer Dipol". Spektrum Lexikon der Physik. Abgerufen am 18. Oktober 2025. Online: https://www.spektrum.de/lexikon/physik/magnetischer-dipol/9319

[4] Viele mikroskopische Dipole bilden makroskopische Dipole: "In makroskopischen Körpern können sich die elementaren magnetischen Dipole zu makroskopischen Dipolen aufsummieren." In: der Artikel "Magnetischer Dipol". Spektrum Lexikon der Physik. Abgerufen am 18. Oktober 2025. Online: https://www.spektrum.de/lexikon/physik/magnetischer-dipol/9319

[5] In enger Anlehnung an: der Artikel "Magnetisches Dipolmoment". PhysKi (für Studierende des Lehramts Physik). Stand vom 12. Februar 2022. Online: https://www2.physki.de/PhysKi/index.php/Magnetisches_Dipolmoment

[6] Der Kringel ∘ ist als Rechenzeichen für das Skalarprodukt nicht üblich. Er wird hier aber verwendet, um in den Formeln das Skalarprodukt optisch vom Produkt reeller Zahlen mit dem Rechenzeichen · als Malpunkt abzugrenzen. Siehe auch Malzeichen ↗