ほとんどの人は、鉄が磁石に引き付けられることを知っていますが、金や銀のような他の金属は引き付けられません。 しかし、鉄が磁気とこの魔法の関係を持っている理由を正確に説明できる人はほとんどいません。 答えにたどり着くには、原子レベルに降りて、原子の電子の磁気的性質を調べる必要があります。
電子と磁性
電気のような磁性の背後にある科学は、原子の核を取り巻く負に帯電した粒子である電子に帰着します。 すべての電子は、電気的特性と同じように、磁気的特性を持っています。 電子が磁性を示し、その結果、外部磁場と相互作用する能力を示すとき、それは磁気モーメントを持っていると言われます。
電子の磁気モーメントは、そのスピンと軌道に基づいており、どちらも量子力学の原理です。 量子方程式に立ち入ることなく、電子の磁気モーメントはその運動によるものであると言えば十分です。
何が材料を磁性にするのですか？
どの物質の個々の原子も磁気モーメントを持つことができますが、それは物質自体が磁気であるという意味ではありません。 物質が磁性を帯びるには、十分な数の原子がすべて一緒に働く必要があります。 これには2つのことが必要です。
最初に発生する必要があるのは、原子間に何らかの不一致がなければならないということです。 多くの物質では、すべての電子が整然としたペアで並んでおり、それぞれが他方の磁気特性を打ち消しています。 1,000両の機関車を想像すると、その半分は北に、残りの半分は南に向かっていますが、どれも移動しません。 したがって、物質が磁性であるためには、その電子がすべて対になることはできません。
しかし、これだけでは物質が磁性を帯びるには十分ではありません。 物質の電子が対になっていないからといって、必ずしも物質が磁性を帯びているとは限りません。 たとえば、マンガンは、ナッツやシリアルに含まれ、健康な骨に不可欠な重要なミネラルですが、電子がペアになっていない場合でも、磁性を帯びていません。 1001台の列車エンジンがあり、500台が南向き、501台が北向きの場合、その余分なエンジンは大きな違いにはなりません。
次に必要なのは、多くの機関車のように、十分な数の電子が互いに平行に整列することです。 同じ方向を向いているため、外部磁場と相互作用する能力は、全体を動かすのに十分な大きさです。 オブジェクト。
これらの2つの条件を持つ材料は、強磁性と呼ばれます。 鉄は最も一般的な強磁性元素です。 他の2つの強磁性元素はニッケルとコバルトです。 ただし、他のいくつかの物質は、加熱したり、他の材料と組み合わせたりすると、強磁性になる可能性があります。