Магнитостатическое поле и векторный потенциал, страница 3

              Проектирование токов на направление X приводит к скалярному распределению, аналогичному распределению плотности зарядов электрического диполя, с моментом (9.13), направленным противоположно по отношению к оси Y. Выражение для соответствующей составляющей векторного потенциала получается в результате формальной замены плотности заряда на “безразмерную”  X-составляющую плотности тока (9.14).

              Совершенно аналогично вычисляется оставшаяся Y-составляющая векторного потенциала (9.15).

              Магнитное поле B в точке наблюдения рассчитывается как ротор векторного потенциала и аналогично электростатическому полю, создаваемому электрическим диполем (9/16).

 Указанная аналогия позволяет называть рассматриваемую систему магнитным диполем. Формальное сходство формуле электростатическими  становится еще более наглядным, если ввести новую величину - магнитный дипольный момент, определяемый как произведение площади контура на отношение силы протекающего по нему тока к скорости света (9,17).

              Сходство электрического и магнитных полей (9.18), создаваемых соответствующими диполями, сохраняется только на расстояниях, много больших размеров этих систем. В непосредственной близости от источников конфигурации электрического и магнитного полей существенно различаются: линии вектора E начинаются и обрываются на зарядах, в то время как линии магнитного поля представляют собой непрерывные и замкнутые кривые.

9.3. Магнитный диполь, гиромагнитное отношение

              Введенное в примере 9.2 понятие магнитного дипольного момента (9.17) играет в магнитостатике существенно более важную роль по сравнению с аналогичной электростатической характеристикой. Это связано с тем, что магнитные заряды отсутствуют в природе (во всяком случае не найдены до настоящего времени). Простейшей компактной системой, способной создавать магнитное поле, является магнитный диполь. Ненулевым магнитным моментом обладают многие атомы, что выглядит вполне естественно с точки зрения планетарной модели, предполагающей вращение электронов по круговым орбитам вокруг неподвижного массивного ядра.

В рамках планетарной модели легко вычисляется гиромагнитное отношение (отношение магнитного и механического моментов частицы), обусловленное орбитальным движением. Результат (9.19) представляет собой комбинацию фундаментальных физических констант и в простейшем случае одноэлектронного атома согласуется с данными эксперимента с очень высокой точностью.

              Более неожиданным с точки зрения классической физики выглядит факт наличия у элементарных частиц собственного момента импульса - спина и связанного с ним магнитного момента. Попытки дать объяснение этому явлению на языке классической физики в рамках предположения о вращении заряженных частиц вокруг своей оси не привели к удовлетворительным результатам. Например, предположение о том, что электрон является вращающимся шариком с равномерно распределенными по объему массой и электрическим зарядом, приводит к величине гиромагнитного отношения, отличающегося ровно в 2 раза по сравнению с измеряемым значением.