Un dipolo magnetico può essere considerato l’unità osservabile fondamentale del magnetismo. Più intuitivamente, un dipolo è costituito da due punti, o poli, uguali ma di carica opposta. L’interazione tra questi due monopoli carichi genera un campo vettoriale di forza nell’area circostante noto come campo magnetico. Esempi familiari di dipoli magnetici includono magneti a barra, elettroni e il pianeta Terra stesso.
Sebbene sia spesso più semplice considerare i materiali magnetici come i magneti a barra come aventi due monopoli di carica elettrica, questo modello non riesce a descrivere il comportamento all’interno di un magnete. Inoltre, i monopoli non sono mai stati effettivamente osservati. Piuttosto, i monopoli sono particelle ipotetiche. È interessante notare che l’esistenza dei monopoli è stata postulata dalla fisica teorica e l’esistenza e la natura dei monopoli è stata una questione aperta attiva nella scienza.
Un secondo modello con cui si possono considerare i dipoli magnetici è quello degli anelli di corrente. Hans Christian Oersted scoprì nel 1820 che un circuito elettrico chiuso, o circuito chiuso di corrente, genera un campo magnetico. Lo ha fatto posizionando un filo caricato elettricamente vicino a una bussola e notando che l’ago della bussola si muoveva. L’anello di corrente stava creando un campo magnetico che influenzava l’ago magnetico, o dipolo, all’interno della bussola. Il dipolo di un materiale magnetico come un magnete a barra può essere modellato immaginando che la struttura sia riempita con piccoli anelli di corrente. I modelli che utilizzano questi circuiti di corrente prevedono il comportamento all’interno dei materiali magnetici con grande successo.
La forza di un dipolo si misura come momento di dipolo magnetico. Il momento è un vettore, il che significa che ha una grandezza, o dimensione, oltre a una direzione. Quando si considerano i poli magnetici, come quelli di un magnete a barra, il momento magnetico (m) è definito come la forza dei poli (p) moltiplicata per la distanza tra i poli (L), che può essere rappresentata dall’equazione m = pL. La direzione del momento punta dal polo sud del magnete al suo polo nord.
Il momento magnetico può essere definito anche per un dipolo magnetico creato da una corrente elettrica. In questo caso, il momento magnetico è uguale alla corrente (I) moltiplicata per l’area all’interno dell’anello di corrente (s), che può essere rappresentata dall’equazione m = Is. La direzione di questo momento può essere determinata dalla regola della mano destra. Per usare questa regola, una persona tiene la mano destra in avanti e lascia che le sue dita si pieghino o si chiudano a pugno nella stessa direzione della corrente. Il pollice destro della persona, se tenuto dritto, punterà nella direzione del momento di dipolo magnetico.