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Lexikon Physik

magnetisches Moment

Das magnetische Moment gibt die Stärke eines magnetischen Dipols an. Anders als bei elektrischen Feldern gibt es keine isolierten magnetischen Punktladungen bzw. Pole, deswegen ist das Dipolfeld die einfachste Form eines Magnetfelds. Exakte oder angenäherte magnetische Dipolfelder besitzen ein Stabmagnet, eine Leiterschleife oder auch das Wasserstoffatom im Grundzustand.

Formal kann man das magnetische Moment \(\vec m\) über das Feld einer Leiterschleife definieren. Sein Betrag ist bei einer Leiterschleife mit Fläche A und Stromstärke I das Produkt  \(m = I \cdot A\). Die Richtung von \(\vec m\) steht bei einer kreisförmigen Leiterschleife senkrecht auf deren Mittelpunkt, entspricht als der Richtung des von der Leiterschleife induzierten Magnetfelds. SI-Einheit des magnetischen Moments ist Ampere durch Meter (A/m).

Anschaulich kann man sich unter dem magnetischen Moment auch das Verhältnis zwischen dem maximalen Drehmoment \(\vec M\), das der Dipol in einem äußeren Magnetfeld \(\vec B\) spürt, und der Stärke dieses Magnetfelds ansehen. Es gilt nämlich analog zum elektrischen Dipol die Gleichung \(\vec M = \vec m \times \vec B\).

Innerhalb von Atomen lässt sich sowohl die Eigenrotation (der Spin) von Elektronen und Atomkern als auch die Bewegung der Elektronen um den Kern als Ringstrom und damit als elementare Leiterschleife bzw. Elementarmagnet deuten. Daher tragen grundsätzlich alle Atome ein magnetisches Moment, allerdings können sich bei gerade Elektronenzahl die einzelnen Momente aufheben und nur durch äußere Felder bemerkbar werden (Magnetisierung). Atomare magnetische Momente gibt man meist in Vielfachen des Bohr’schen Magnetons \(\mu_\text B = \dfrac{ e \hbar }{ 2m_\text e }\)an (e: Elementarladung, \(\hbar\): reduziertes Planck’sches Wirkungsquantum, me: Elektronenmasse).

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