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双極磁石は最も単純なタイプの磁石です。北極と南極の2つの極を持ちます。磁力線は単純な閉じたループを形成し、北極から出て南極で再び入り、磁石本体を通過します。双極磁石の最も単純な例は棒磁石です。[ 1 ]
粒子加速器において、 双極子磁石は、ある距離にわたって均一な磁場を生成するために使用される電磁石です。この磁場内での粒子の運動は、磁場に垂直で粒子の運動方向と平行な平面内では円運動となり、磁場に直交する方向には自由運動となります。したがって、双極子磁石に注入された粒子は、円軌道またはらせん軌道を描いて移動します。同一平面上に複数の双極子セクションを追加することで、ビームの半径方向の曲げ効果が増大します。
加速器物理学では、双極子磁石は、円形加速器のように、粒子の設計軌道（または「軌道」）に曲がりを持たせるために使用されます。その他の用途としては、以下のようなものがあります。
粒子加速器内の双極子磁石による荷電粒子への力はローレンツ力法則で表すことができ、荷電粒子は次のような力を受ける。
（SI単位系）。粒子加速器の双極子磁石の場合、荷電粒子ビームは粒子の速度と磁場ベクトルの外積によって曲げられ、その方向は粒子の電荷にも依存する。
双極子磁石によって荷電粒子に加えることができる力の量は、現代のシンクロトロンおよびサイクロトロン陽子・イオン加速器の制限要因の1つです。加速された粒子のエネルギーが増加すると、方向を変えるためにより大きな力が必要になり、方向を制御するためにより大きなB場が必要になります。現代の双極子電磁石で生成できるB場の量に制限があるため、粒子の速度の増加を補うために、シンクロトロン/サイクロトロンはサイズを大きくする必要があります（したがって、使用される双極子磁石の数も増加します）。最大の現代のシンクロトロンである大型ハドロン衝突型加速器では、粒子ビームの経路を曲げるために1232個の主双極子磁石が使用されており、それぞれ35メートルトンの重さがあります。[ 2 ]
現代の粒子加速器では、双極子磁石は高安定電流制御電源によって駆動され、実質的に高精度直流電流発生器として機能します。電磁石によって生成される磁場はコイルを流れる電流に直接比例するため、電源の安定性とノイズ性能は重要なパラメータです。シンクロトロン光源や同様の施設の典型的な要件では、8～24時間にわたって10 ppmよりも優れた長期電流安定性が要求され、精度は一般的に100 ppmよりも優れています。このような厳しい仕様により、加速器の動作中にビーム軌道と品質を維持するのに十分な安定性が磁場に保たれます。[ 3 ] [ 4 ]
双極子磁石を用いて移動する粒子を偏向させるその他の用途としては、質量分析における同位体質量測定や、素粒子物理学における粒子運動量測定などが挙げられる。
このような磁石は、ブラウン管（本質的には小型の粒子加速器）を内蔵した従来のテレビにも使用されています。これらのテレビで使用される磁石は偏向コイルと呼ばれ、テレビ画面上の特定の点を画面全体にわたって制御された方法で移動させます。
ウィキメディア・コモンズにある双極子磁石に関するメディア