Medan magnet

Fisikawan dapat mengatakan bahwa gaya dan torsi antara dua magnet disebabkan oleh kutub magnet yang saling tolak-menolak atau saling tarik-menarik. Ini seperti gaya Coulomb yang menolak muatan listrik yang sama atau menarik muatan listrik yang berlawanan. Dalam model ini, medan-H magnetik dihasilkan oleh muatan magnetik yang 'dioleskan' di sekitar setiap kutub. Jadi, medan-H seperti medan listrik E yang dimulai pada muatan listrik positif dan berakhir pada muatan listrik negatif. Di dekat kutub utara, semua garis medan-H mengarah menjauh dari kutub utara (baik di dalam magnet atau di luar) sementara di dekat kutub selatan (baik di dalam magnet atau di luar) semua garis medan-H mengarah ke kutub selatan. Kutub utara, kemudian, merasakan gaya ke arah medan-H sementara gaya pada kutub selatan berlawanan dengan medan-H.

Dalam model kutub magnet, dipol magnet elementer m dibentuk oleh dua kutub magnet yang berlawanan dengan kekuatan kutub q_m dipisahkan oleh jarak yang sangat kecil d, sehingga m = q_m d.

Sayangnya, kutub-kutub magnet tidak dapat terpisah satu sama lain. Semua magnet memiliki pasangan utara/selatan yang tidak dapat dipisahkan tanpa menciptakan dua magnet yang masing-masing memiliki pasangan utara/selatan. Selain itu, kutub magnet tidak memperhitungkan magnetisme yang dihasilkan oleh arus listrik atau gaya yang diterapkan medan magnet pada muatan listrik yang bergerak.

Bidang-H didefinisikan sebagai:

H ≡ B μ 0 - M , {\displaystyle \mathbf {H} \ \ \equiv \ {\frac {\mathbf {B} }{\mu _{0}}}-\mathbf {M} ,} (definisi H dalam satuan SI)

Dengan definisi ini, hukum Ampere menjadi:

∮ H ⋅ d ℓ = ∮ ( B μ 0 - M ) ⋅ d ℓ = I t o t - I b = I f {\displaystyle \oint \mathbf {H} \cdot d{\boldsymbol {\ell }}=\oint \kiri({\frac {\mathbf {B} }{\mu _{0}}}-\mathbf {M} \kanan)\cdot d{\boldsymbol {\ell }}=I_{\mathrm {tot} }-I_{\mathrm {b} }=I_{\mathrm {f} }}

di mana I_f mewakili 'arus bebas' yang dilingkupi oleh loop sehingga integral garis H tidak bergantung sama sekali pada arus terikat. Untuk ekivalen diferensial dari persamaan ini, lihat persamaan Maxwell. Hukum Ampere mengarah ke kondisi batas:

H 1 , ∥ - H 2 , ∥ = K f , {\displaystyle H_{1,\paralel }-H_{2,\paralel }=\mathbf {K} _{\text{f}}},}

di mana K_f adalah densitas arus bebas permukaan.

Demikian pula, integral permukaan H di atas permukaan tertutup apa pun tidak tergantung pada arus bebas dan memilih 'muatan magnet' di dalam permukaan tertutup itu:

∮ S μ 0 H ⋅ d A = ∮ S ( B - μ 0 M ) ⋅ d A = ( 0 - ( - q M ) ) = q M , {\displaystyle \oint _{S}\mu _{0}\mathbf {H} \cdot \mathrm {d} \mathbf {A} =\oint _{S}(\mathbf {B} -\mu _{0}\mathbf {M} )\cdot \mathrm {d} \mathbf {A} =(0-(-q_{M}))=q_{M},}

yang tidak bergantung pada arus bebas.

Oleh karena itu, medan-H dapat dipisahkan menjadi dua bagian yang independen:

H = H 0 + H d , {\displaystyle \mathbf {H} =\mathbf {H} _{0}+\mathbf {H} _{d},\,}

di mana H₀ adalah medan magnet yang diterapkan hanya karena arus bebas dan H_d adalah medan demagnetisasi hanya karena arus terikat.

Oleh karena itu, medan H magnetik, oleh karena itu, memfaktorkan kembali arus terikat dalam hal 'muatan magnet'. Garis medan H hanya melingkari 'arus bebas' dan, tidak seperti medan magnet B, dimulai dan berakhir di dekat kutub magnet juga.

• Ferromagnetisme
• Fluks magnetik
• Momen magnetik