磁石はどのように形成されますか？

ほとんどの人は、基本的な磁石とそれが何をするのか、または何ができるのかをよく知っています。 小さな子供は、与えられた遊びの瞬間と材料の適切な組み合わせがあれば、すぐにそれを認識します ある種のもの（子供は後で金属として識別します）は磁石に向かって引っ張られますが、他のものは影響を受けません それによります。 そして、子供が遊ぶために複数の磁石を与えられた場合、実験はすぐにさらに興味深いものになります。

磁性とは、人間の目には見えない、物理世界での多くの既知の相互作用を含む言葉です。 磁石の2つの基本的なタイプは 強磁性体、自分の周りに永久磁場を生成し、 電磁石は、電流が流れるワイヤーのコイルによって生成されるような、電界に置かれたときに一時的に磁気が誘導される可能性のある材料です。

誰かがあなたに尋ねたら ジェパディスタイルの質問「磁石はどの素材でできているの？」 そうすれば、単一の答えはないことを確信できます。 手元にある情報があれば、磁石がどのようになっているのかなど、役立つ詳細をすべて質問者に説明することもできます。 形成された。

重力、音、光などの物理学の多くの場合と同様に、磁気は常に「そこにある」が、人類の能力は それを説明し、実験に基づいてそれについて予測を行い、結果として得られるモデルとフレームワークは、 何世紀にもわたって。 物理学の分野全体が、通常は電磁気学と呼ばれる、電気と磁気の関連する概念の周りに生まれました。

古代の文化は、 ロードストーン、鉄と酸素を含む鉱物マグネタイトの珍しいタイプ（化学式：Fe₃O₄）、金属片を引き付ける可能性があります。 11世紀までに、中国人は、たまたま長くて薄いそのような石が空中に吊るされた場合、南北軸に沿って向きを変え、道を開くことを学びました。 方位磁針.

コンパスを利用しているヨーロッパの航海者は、北を示す方向が大西洋横断の旅を通してわずかに変化していることに気づきました。 これは、地球自体が本質的に巨大な磁石であり、「磁北」と「真北」がわずかに異なり、地球全体で量が異なることによって異なることに気づきました。 （同じことが真の南と磁気の南にも当てはまります。）

鉄、コバルト、ニッケル、ガドリニウムを含む限られた数の材料は、それ自体で強い磁気効果を示します。 すべての磁場は、電荷が相互に移動することによって発生します。 電磁石を通電ワイヤーのコイルの近くに置くことによる磁気の誘導は、 言及されましたが、強磁性体でさえ、原子で生成された小さな電流のためにのみ磁性を持っています レベル。

永久磁石を強磁性体に近づけると、鉄、コバルト、その他の材料の個々の原子の成分 は、磁石と呼ばれる、その北極と南極から扇形に広がる磁石の想像上の影響線と整列しています。 フィールド。 物質が加熱および冷却されると、磁化は永続的になりますが、自然発生的に発生することもあります。 この磁化は、極端な熱または物理的な破壊によって逆転する可能性があります。

磁気単極子は存在しません。 つまり、点電荷で発生するような「点磁石」のようなものはありません。 代わりに、磁石には磁気双極子があり、それらの磁力線は北の磁極から始まり、南の極に戻る前に外側に扇形に広がります。 これらの「線」は、原子や粒子の振る舞いを説明するために使用される単なるツールであることを忘れないでください。

前に強調したように、磁場は電流によって生成されます。 永久磁石では、これらの磁石原子内の電子の2種類の運動によって小さな電流が生成されます。原子の中心陽子の周りの軌道と回転、または スピン.

ほとんどの材料では、小さな 磁気モーメント 与えられた原子の個々の電子の動きによって作成され、互いに打ち消し合います。 そうでない場合、原子自体は小さな磁石のように機能します。 強磁性体では、磁気モーメントは相殺されるだけでなく、 同じ方向にシフトし、印加された外部磁気の線と同じ方向に整列するようにシフトします フィールド。

一部の材料には、印加された磁場によってさまざまな程度に磁化されるように動作する原子があります。 （磁場が存在するために必ずしも磁石が必要なわけではないことを忘れないでください。 十分な大きさの電流でうまくいきます。）ご覧のとおり、これらの材料の中には、磁性の持続部分を望まないものもあれば、より物欲しそうな方法で動作するものもあります。

磁性を示す金属の名前だけを示す磁性材料リストは、 それらの磁場の振る舞いと物事が微視的にどのように動作するかによって順序付けられた磁性材料のリスト レベル。 このような分類システムが存在し、磁気的振る舞いを5つのタイプに分類します。

• 反磁性： ほとんどの材料はこの特性を示し、外部磁場に置かれた原子の磁気モーメントは、印加された磁場の方向と反対の方向に整列します。 したがって、結果として生じる磁場は、印加された磁場に対抗します。 ただし、この「反応性」フィールドは非常に弱いです。 この特性を持つ材料は意味のある意味で磁性を持たないため、磁性の強さは温度に依存しません。
  
• 常磁性： アルミニウムなど、この特性を持つ材料には、正の正味双極子モーメントを持つ個々の原子があります。 ただし、隣接する原子の双極子モーメントは通常、互いに打ち消し合い、材料全体が磁化されないままになります。 磁場が印加されると、磁場に完全に対抗するのではなく、 原子は、印加された磁場と不完全に整列し、弱く磁化されます。 材料。
  
• 強磁性： 鉄、ニッケル、マグネタイト（ロードストーン）などの材料には、この強力な特性があります。 すでに触れたように、隣接する原子の双極子モーメントは、磁場がない場合でも整列します。 それらの相互作用により、1,000に達する大きさの磁場が発生する可能性があります テスラ、 またはT（磁場強度のSI単位。 力ではなく、そのようなもの）。 それに比べて、地球自体の磁場は1億倍弱いです！
  
• フェリ磁性： 前のクラスの材料との単一母音の違いに注意してください。 これらの材料は通常酸化物であり、それらの独特の磁気相互作用は、これらの酸化物の原子が結晶の「格子」構造に配置されているという事実から生じています。 フェリ磁性材料の挙動は強磁性材料の挙動と非常に似ていますが、 宇宙の磁気要素は異なり、温度感度などのレベルが異なります 区別。
  
• 反強磁性： このクラスの材料は、独特の温度感度が特徴です。 与えられた温度を超えると、 ニール温度 またはT_N、材料は常磁性材料のように動作します。 そのような材料の一例はヘマタイトです。 これらの材料も結晶ですが、その名前が示すように、格子は次のように構成されています 外部磁場がない場合、磁気双極子相互作用は完全にキャンセルされます。 現在。