Campo magnético

Os físicos podem dizer que a força e o torque entre dois ímãs são causados por pólos magnéticos que se repelem ou se atraem um ao outro. Isto é como a força Coulomb repelindo as mesmas cargas elétricas ou atraindo cargas elétricas opostas. Neste modelo, um campo H magnético é produzido por cargas magnéticas que são 'manchadas' ao redor de cada pólo. Portanto, o campo H é como o campo elétrico E que começa com uma carga elétrica positiva e termina com uma carga elétrica negativa. Perto do pólo norte, todas as linhas do campo H apontam para longe do pólo norte (seja dentro do imã ou fora) enquanto que perto do pólo sul (seja dentro do imã ou fora) todas as linhas do campo H apontam para o pólo sul. Um pólo norte, então, sente uma força na direção do campo H enquanto a força no pólo sul é oposta à do campo H.

No modelo de pólo magnético, o dipolo magnético elementar m é formado por dois pólos magnéticos opostos de força de pólo qm separados por uma distância muito pequena d, tal que m = qm d.

Infelizmente, os pólos magnéticos não podem existir separados um do outro. Todos os ímãs têm pares norte/sul que não podem ser separados sem criar dois ímãs cada um com um par norte/sul. Além disso, os pólos magnéticos não são responsáveis pelo magnetismo que é produzido por correntes elétricas nem pela força que um campo magnético aplica às cargas elétricas em movimento.

O campo H é definido como:

H ≡ B μ 0 - M , {\i1}displaystyle {\i}mathbf {H} \ eqivivfracfbfbf mu _0- mathbf _M} } (definição de H em unidades SI)

Com esta definição, a lei de Ampere se torna:

∮ H ⋅ d ℓ = ∮ ( B μ 0 - M ) ⋅ d ℓ = I t o t - I b = I f {\i1}displaystyle {\i}mathbf {H}  I_I_mathrm {\b} I_I_{\mathrm {\f} }}

onde _se representa a 'corrente livre' delimitada pelo laço, de modo que a linha integral de H não dependa de forma alguma das correntes ligadas. Para o equivalente diferencial desta equação, veja as equações de Maxwell. A lei de Ampere leva à condição de contorno:

H 1 , ∥ - H 2 , ∥ = K f , {\i1,}displaystyle H_{\i1,}-H_{\i1,}parallel {\i}=mathbf {\i} _\i} _\i1,{\i}

onde Kf é a densidade da corrente livre de superfície.

Da mesma forma, uma superfície integral de H sobre qualquer superfície fechada é independente das correntes livres e escolhe as 'cargas magnéticas' dentro dessa superfície fechada:

∮ S μ 0 H ⋅ d A = ∮ S ( B - μ 0 M ) ⋅ d A = ( 0 - ( - q M ) = q M , {\i1}displaystyle {\i}mu _{0}mathbf {H} \cdot {d}mathrm \mathbf {A} =ponto _S}(mathbf {B} -mu _0}mathbf {M} )cdot {d}mathrm {d} \mathbf {A} =(0-(-q_{M}))=q_{M},}

que não depende das correntes livres.

O campo H, portanto, pode ser separado em duas partes independentes:

H = H 0 + H d , {\i1}displaystyle {H} ={H}mathbf {H} _0+mathbf {H} _{d},\,}

onde H0 é o campo magnético aplicado devido apenas às correntes livres e Hd é o campo desmagnetizante devido apenas às correntes ligadas.

O campo magnético H, portanto, re-fatoriza a corrente vinculada em termos de "cargas magnéticas". As linhas de campo H só fazem loop em torno da 'corrente livre' e, ao contrário do campo B magnético, começa e termina também em pólos magnéticos próximos.

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