常磁性種はいたるところにあります。 適切な設定で、適切に落ち着いた口調で発声すると、そのフレーズは、世界中で暴れ回っている奇妙なエイリアンの侵略者の画像を呼び出すことができます。 代わりに、それは地球上および地球の周りの明確に定義された粒子のセットによって共有される特定の品質に関する基本的なステートメントであり、客観的で簡単に決定される基準を使用して定義されたものです。
あなたは間違いなくあなたの人生で磁石を利用しました、そしてあなたが自明でない磁場の中で操作したほとんどの場合、あなたはそれに気づいていませんでした。 特定の材料が永久磁石として機能し、それらの金属自体が明らかに磁石ではない場合でも、これらが金属を引き付ける可能性があることをご存知かもしれません。 それとも彼らですか？
たまたま、物理学の世界、特に電磁気学のサブディシプリンには、さまざまな種類の磁性が含まれています。 これらの1つは 常磁性、常磁性体は外部から印加された磁場に引き付けられるため、一目で簡単に確認できる特性です。 しかし、これはどのように起こり、とにかく、磁場はどこから来るのでしょうか？ それ以上のことを学ぶチャンスは、読み続けるためにあなたを強く引っ張るはずです！
磁性とは？
1700年代後半、地球の磁場の結果として北を指すコンパスの針が、近くの電流の存在によって偏向される可能性があることが観察されました。
これは、電気と磁気が何らかの形で関連しているという最初の既知の証拠です。 実際、移動する電荷（電流の定義）は、電気回路の形状に依存する「線」を持つ磁場を生成します。
通電線を特定の種類の金属に巻き付けたり、複数回巻き付けたりすると、 これは、少なくとも電流が流れている間、これらの金属に磁性の特性を誘発する可能性があります 適用されます。 これらのいくつかは、金属くずヤードのような場所で使用され、自動車全体を持ち上げるのに十分強力です。
電流と磁場の相互作用は、教科書全体を埋めることができる、そして実際に満たす主題ですが、今のところ、いくつかの資料の理由を知っておく必要があります 磁場に対する反応は、他の原子とは異なる方法で、それらの原子の最も高い（「最も外側の」）エネルギー殻にある電子の特性と関係があります。 材料。
固体の磁化
固体物質が印加された磁場に置かれる場合、物質内の分子の挙動は材料の状態にある程度依存すると予想されるかもしれません。 あれは
固体の基本的な結晶構造を想像すると（そしてこの繰り返しパターンの性質は物質ごとに異なる可能性があります）、原子の核を想像することができます 立方体の中心にあり、電子がその間のスペースを占め、自由に振動し、金属固体の場合は、親に鎖でつながれていない状態で自由に歩き回っています。 核。
固体の電子が物質を永久磁石またはそのような磁石にすることができるものにするとき、その物質はと呼ばれます 強磁性 （ラテン語から フェラム、 鉄を意味します）。 鉄に加えて、コバルト、ニッケル、ガドリニウムの元素は強磁性です。
ただし、ほとんどの物質は磁場に対して他の応答を示し、ほとんどの原子を常磁性または反磁性にします。 これらの特性は、同じ材料でさまざまな程度で見つけることができ、温度などの要因が、印加された磁場に対する材料の応答に影響を与える可能性があります。
反磁性、常磁性、強磁性の比較
新しいサイエンスゲームアプリをテストする候補者として選んだ3人の友達を考えてみましょう。
そのうちの1人は、最初にゲームをプレイするよりも抵抗力を高めることで、試してみたいというあなたの衝動にのみ応えます。 2つ目は、アプリをインストールして再生することに同意しますが、アプリを放っておくたびにすぐに再生を停止してアンインストールし、再インストールして再表示するたびに再生を続けます。 そして3人目の友達はすぐにアプリに夢中になり、 決して 使用を停止します。
これは、オフィスパーティーで耳にする可能性が最も高い3種類の磁気が相互に関連してどのように機能するかを大まかに示しています。 すでに説明した強磁性は永久磁性の状態ですが、これはどのように起こり、代替手段は何ですか？
たまたま、強磁性に代わる4つのよく理解された選択肢があります。 常磁性もまた、磁場に引き付けられる特性であり、ほとんどの最新の冷蔵庫を含む幅広い金属に適用されます。 反磁性は反対で、磁場によってはじかれる傾向があります。 すべての材料はある程度の反磁性を示します。 どちらの場合も、重要なことに、フィールドが削除されると、マテリアルは前の状態に戻ります。
- 大声で話すと、「強磁性」と「常磁性」はよく似ているので、物理学の研究グループでこれらのトピックについて話し合うときは注意してください。
フェリ磁性 そして 反強磁性 あまり一般的ではないタイプの磁性です。 フェリ磁性材料は強磁性材料のように振る舞い、ジャコブサイトとマグネタイトを含みます。 ヘマタイトとトロイライトは、磁気モーメントが発生しない反強磁性を示す2つの化合物です。
常磁性化合物と原子の特性
常磁性元素と常磁性分子は1つの主要な特徴を共有し、それは 不対電子. これらが多いほど、原子または分子が常磁性を示す可能性が高くなります。 これは、これらの電子が印加された磁場の方向と一定の方法で整列し、各原子または分子の周りに磁気双極子モーメントと呼ばれるものを作成するためです。
電子の「充填」規則に精通している場合は、サブシェル内の軌道が2つを保持できることを知っています。 それぞれ電子であり、sサブシェル用に1つ、pサブシェル用に3つ、d用に5つあること。 サブシェル。 これにより、各サブシェルで2、6、および10個の電子の容量が可能になりますが、これらはそれぞれがいっぱいになるようになります。 軌道は、1つの電子が収容する必要があるまで、可能な限り1つの電子だけを保持します。 隣人。
これは、元素の周期表の情報を使用して、材料が常磁性であるかどうかを判断できることを意味します。 弱常磁性（不対電子が1つあるClのように）または強常磁性（不対電子が2つある白金のように）になります。
反磁性および常磁性の原子および分子のリスト
磁性を定量化する1つの方法は、 磁化率 χm、これは、印加された磁場に対する材料の応答に関連する無次元量です。 酸化鉄FeOは720という非常に高い値を持っています。
強い常磁性と見なされる他の材料には、鉄アンモニウムミョウバン（66）、ウラン（40）、白金（26）、 タングステン（6.8）、セシウム（5.1）、アルミニウム（2.2）、リチウム（1.4）、マグネシウム（1.2）、ナトリウム（0.72）、酸素ガス (0.19).
これらの値の範囲は広く、酸素ガスの値は控えめに見えるかもしれませんが、一部の常磁性材料は上記の値よりもはるかに小さい値を示します。 室温でのほとんどの固体はχを持っていますm 0.00001未満の値、または1 x 10-5.
ご想像のとおり、磁化率は、材料が反磁性の場合、負の値として示されます。 例としては、アンモニア（-.26）ビスマス（-16.6）水銀（-2.9）およびダイヤモンド中の炭素（-2.1）があります。