Magnetische Multipole

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(stationär)

Ausgangspunkt ist

(mit der Coulomb- Eichung )


mit den Randbedingungen

für r→ unendlich

Taylorentwicklung nach

von analog zum elektrischen Fall:

Die Stromverteilung sei stationär für

Monopol- Term

Mit

Im stationären Fall folgt aus der Kontinuitätsgleichung:

Mit folgt dann:

Somit verschwindet der Monopolterm in der Theorie.

Dipol- Term

mit und mit

Folgt:

Da

weil der Strom verschwindet! Somit gibt der Term

keinen Beitrag zum

Also:

Als Dipolpotenzial!!

das magnetische Dipolmoment!

Analog zu

dem elektrischen Dipolmoment

Die magnetische Induktion des Dipolmomentes ergibt sich als:

Wegen:

mit

Analog ergab sich als elektrisches Dipolfeld:

Beispiel: Ebene Leiterschleife L:


Mit I = Strom durch den Leiter

Dabei ist

die Normale auf der von L eingeschlossenen Fläche F

Also: Ein Ringstrom bedingt ein magnetisches Dipolmoment


analog: 2 Punktladungen bedingen ein elektrisches Dipolmoment

,
welches von der positiven zur negativen Ladung zeigt.


Bewegte Ladungen

N Teilchen mit den Massen mi und den Ladungen qi bewegen sich.

Dabei sei die spezifische Ladung konstant:

Das magnetische Dipolmoment beträgt:

Mit dem Bahndrehimpuls :

gilt aber auch für starre Körper!

  • Allgemeines Gesetz!

Jedoch gilt dies nicht für den Spin eines Elektrons!!!

Somit ist der Spin nicht vollständig durch die Vorstellung von einer rotierenden Ladungsverteilung zu verstehen!

Kraft auf eine Stromverteilung

im Feld einer externen magnetischen Induktion :

Spürt die Lorentzkraft

Talyorentwicklung liefert:

im stationären Fall gilt wieder:

(keine Monopole)

Also:

Man fordert:

(Das externe Feld soll keine Stromwirbel im Bereich von haben:

(Vergl. S. 34)