대부분의 사람들은 철이 자석에 끌리는 반면 금과은과 같은 다른 금속은 그렇지 않다는 것을 알고 있습니다. 그러나 철이 자기와 마법의 관계가있는 이유를 정확히 설명 할 수있는 사람은 거의 없습니다. 답을 얻으려면 원자 수준으로 내려가 원자 전자의 자기 특성을 조사해야합니다.
전자와 자기
전기와 같은 자기의 과학은 원자의 핵을 둘러싼 음으로 하전 된 입자 인 전자로 귀결됩니다. 모든 전자는 전기적 특성과 마찬가지로 자기 적 특성을 가지고 있습니다. 전자가 자기를 나타내면 결과적으로 외부 자기장과 상호 작용할 수있는 능력이 있으며 자기 모멘트가 있다고합니다.
전자의 자기 모멘트는 양자 역학의 원리 인 스핀과 궤도를 기반으로합니다. 양자 방정식에 들어 가지 않고 전자의 자기 모멘트는 운동으로 인한 것이라고 말하면 충분합니다.
재료를 자성으로 만드는 것은 무엇입니까?
모든 물질의 개별 원자는 자기 모멘트를 가질 수 있지만 물질 자체가 자기임을 의미하지는 않습니다. 물질이 자성을 가지려면 모두 함께 작동하는 충분한 수의 원자가 필요합니다. 여기에는 두 가지가 필요합니다.
가장 먼저 일어나야 할 일은 원자들 사이에 약간의 불일치가 있어야한다는 것입니다. 많은 물질에서 모든 전자는 순서대로 쌍으로 정렬되어 있으며, 각각은 서로의 자기 적 특성을 상쇄합니다. 1,000 대의 기관차를 상상 해보면 그 중 절반은 북쪽으로 가고 나머지 절반은 남쪽으로 가는데 아무도 움직이지 않을 것입니다. 따라서 물질이 자성을 띠기 위해서는 전자가 모두 짝을 이룰 수 없습니다.
그러나 이것만으로는 물질이 자성을 띄기에 충분하지 않습니다. 물질의 전자가 쌍으로 정렬되지 않는다고해서 물질이 자성을 띤다는 의미는 아닙니다. 예를 들어, 견과류와 곡물에서 발견되고 건강한 뼈에 필수적인 중요한 미네랄 인 망간은 전자가 쌍으로 정렬되어 있지 않더라도 자성을 띠지 않습니다. 기차 엔진이 1001 대, 남쪽을 향한 500 대, 북쪽을 향하는 501 대가 있다면 그 추가 엔진은 큰 차이를 만들지 않을 것입니다.
두 번째로 필요한 것은 많은 기관차처럼 서로 평행하게 정렬 할 수있는 충분한 수의 전자입니다. 같은 방향을 향하므로 외부 자기장과 상호 작용하는 능력은 전체를 움직일 수있을만큼 목적.
이 두 가지 조건을 가진 모든 재료를 강자성이라고합니다. 철은 가장 일반적인 강자성 원소입니다. 다른 두 가지 강자성 요소는 니켈과 코발트입니다. 그러나 몇 가지 다른 물질은 가열되거나 다른 물질과 결합 될 때 강자성이 될 수 있습니다.