Un dipôle magnétique peut être considéré comme l’unité fondamentale observable du magnétisme. Plus intuitivement, un dipôle se compose de deux points ou pôles égaux mais de charge opposée. L’interaction entre ces deux monopôles chargés génère un champ vectoriel de force dans la zone environnante appelé champ magnétique. Des exemples familiers de dipôles magnétiques incluent les barres magnétiques, les électrons et la planète Terre elle-même.
Bien qu’il soit souvent plus simple de considérer les matériaux magnétiques tels que les barreaux aimantés comme ayant deux monopôles de charge électrique, ce modèle ne parvient pas à décrire le comportement au sein d’un aimant. De plus, les monopôles n’ont jamais été observés. Les monopôles sont plutôt des particules hypothétiques. Fait intéressant, l’existence des monopoles a été postulée par la physique théorique, et l’existence et la nature des monopoles ont été une question ouverte active en science.
Un deuxième modèle avec lequel on pourrait envisager des dipôles magnétiques est celui des boucles de courant. Hans Christian Oersted a découvert en 1820 qu’un circuit électrique fermé, ou boucle fermée de courant, génère un champ magnétique. Il l’a fait en plaçant un fil électriquement chargé près d’une boussole et en remarquant que l’aiguille de la boussole bougeait. La boucle de courant créait un champ magnétique qui influença l’aiguille magnétique, ou dipôle, à l’intérieur de la boussole. Le dipôle d’un matériau magnétique tel qu’un barreau aimanté peut être modélisé en envisageant la structure comme étant remplie de petites boucles de courant. Les modèles utilisant ces boucles de courant prédisent le comportement au sein des matériaux magnétiques avec un grand succès.
La force d’un dipôle est mesurée comme le moment magnétique dipolaire. Le moment est un vecteur, ce qui signifie qu’il a une magnitude ou une taille, ainsi qu’une direction. Lors de l’examen des pôles magnétiques, tels que ceux d’un barreau magnétique, le moment magnétique (m) est défini comme la force des pôles (p) multipliée par la distance entre les pôles (L), qui peut être représenté par l’équation m = PL. La direction du moment va du pôle sud de l’aimant à son pôle nord.
Le moment magnétique peut également être défini pour un dipôle magnétique créé par un courant électrique. Dans ce cas, le moment magnétique est égal au courant (I) multiplié par la surface à l’intérieur de la boucle de courant (s), ce qui peut être représenté par l’équation m = Is. La direction de ce moment peut être déterminée par la règle de la main droite. Pour utiliser cette règle, une personne tient sa main droite vers l’avant et laisse ses doigts se courber ou se fermer en un poing dans la même direction que le courant. Le pouce droit de la personne, s’il est tenu droit, pointera dans la direction du moment dipolaire magnétique.