자석의 다른 장점은 무엇입니까?

많은 사람들이 자석에 익숙한 이유는 주방 냉장고에 장식용 자석이있는 경우가 많기 때문입니다. 그러나 자석은 장식 이외에도 많은 실용적인 목적을 가지고 있으며 많은 것들이 우리가 모르는 사이에 우리 일상에 영향을 미칩니다.

자석이 어떻게 작동하는지에 대한 많은 질문과 기타 일반적인 자기 질문이 있습니다. 그러나 이러한 질문의 대부분에 답하고 자석마다 다른 자기장의 강점을 이해하는 것이 중요합니다. 생산.

자기장은 하전 입자에 작용하는 힘이며, 이 상호 작용에 대한 지배 방정식은 다음과 같습니다.로렌츠 힘의 법칙.힘에 대한 전체 방정식전기장​ ​이자형그리고자기장 B전하를 가진 입자에큐및 속도V다음과 같이 지정됩니다.

그 힘이에프, 구역이자형과비, 그리고 속도V모두 벡터입니다.×작업은벡터 외적, 곱셈이 아닙니다.

자기장은 종종 하전 입자를 움직여 생성됩니다.전류. 전류에서 발생하는 자기장의 일반적인 소스는 간단한 와이어, 루프의 와이어 및 일련의 여러 와이어 루프와 같은 전자석입니다.솔레노이드. 지구의 자기장은 또한 코어에서 하전 입자를 이동시켜 발생합니다.

그러나 냉장고의 자석에는 흐르는 전류 나 전원이없는 것 같습니다. 어떻게 작동합니까?

영구 자석은강자성 재료자기장을 생성하는 고유 속성이 있습니다. 자기장을 생성하는 내재적 효과는 전자 스핀이며 이러한 스핀의 정렬은 자구를 생성합니다. 이러한 도메인은 순 자기장을 생성합니다.

강자성 재료는 자연적으로 발생하는 형태로 높은 도메인 순서를 갖는 경향이 있으며, 외부 자기장에 의해 쉽게 완전히 정렬 될 수 있습니다. 따라서 강자성 자석은 자연에서 발견 될 때 자성을 띠고 자기 특성을 쉽게 유지하는 경향이 있습니다.

​반자성 재료강자성 물질과 유사하며 자연에서 발견 될 때 자기장을 생성 할 수 있지만 외부 장에 다르게 반응합니다. 반자성 물질은 외부 장이있을 때 반대 방향의 자기장을 생성합니다. 이 효과는 원하는 자석의 강도를 제한 할 수 있습니다.

​상자성 재료외부의 정렬 자기장이있는 경우에만 자기 적이며 상당히 약한 경향이 있습니다.

언급했듯이 영구 자석은 무작위로 정렬되는 자구로 구성됩니다. 각 영역 내에 자기장을 생성하는 어느 정도의 순서가 있습니다. 따라서 한 조각의 강자성 물질에서 모든 도메인의 상호 작용은 자석에 대한 전체 또는 순 자기장을 생성합니다.

도메인이 무작위로 정렬되면 자기장이 매우 작거나 사실상 0 일 수 있습니다. 그러나 외부 자기장이 정렬되지 않은 자석에 가까워지면 도메인이 정렬되기 시작합니다. 도메인에 대한 정렬 필드의 거리는 전체 정렬에 영향을 미치므로 결과적인 순 자기장에 영향을 미칩니다.

강자성 물질을 외부 자기장에 장기간 방치하면 주문을 완료하고 생성 된 자기장을 증가시키는 데 도움이 될 수 있습니다. 유사하게, 영구 자석의 순 자기장은 여러 무작위 또는 간섭 자기장을 가져 와서 감소 될 수 있으며, 이는 도메인을 잘못 정렬하고 순 자기장을 감소시킬 수 있습니다.

자석의 크기가 강도에 영향을 줍니까? 짧은 대답은 그렇습니다.하지만 자석의 크기가 비례 적으로 더 작은 영역보다 더 강한 자기장을 생성하고 정렬 할 수있는 더 많은 영역 재료. 그러나 자석의 길이가 매우 길면 표유 자기장이 도메인을 잘못 정렬하고 순 자기장을 감소시킬 가능성이 높아집니다.

자석 강도의 또 다른 기여 요인은온도. 1895 년 프랑스의 물리학 자 Pierre Curie는 자성 물질이 자기 특성이 변할 수있는 지점에서 온도 컷오프가 있다고 결정했습니다. 특히, 도메인은 더 이상 정렬되지 않으므로 주 도메인 정렬은 약한 순 자기장으로 이어집니다.

철분의 경우 퀴리 온도는 화씨 1418도 정도입니다. 마그네타이트의 경우 화씨 약 1060 도입니다. 이러한 온도는 융점보다 훨씬 낮습니다. 따라서 자석의 온도는 강도에 영향을 줄 수 있습니다.

자석의 다른 범주는전자석, 이는 본질적으로 켜고 끌 수있는 자석입니다.

다양한 산업 응용 분야에서 사용되는 가장 일반적인 전자석은 솔레노이드입니다. 솔레노이드는 일련의 전류 루프로, 루프 중앙에 균일 한 필드가 생성됩니다. 이는 각 개별 전류 루프가 와이어 주위에 원형 자기장을 생성하기 때문입니다. 여러 개를 직렬로 배치함으로써 자기장의 중첩은 루프의 중심을 통해 직선적이고 균일 한 자기장을 생성합니다.

솔레노이드 자기장의 크기에 대한 방정식은 간단합니다.B = μ₀nI, 어디μ₀ 자유 공간의 투과성,엔단위 길이 당 전류 루프의 수이며나는그것들을 통해 흐르는 전류입니다. 자기장의 방향은 오른손 법칙과 전류 흐름의 방향에 의해 결정되므로 전류의 방향을 반대로하여 역전 될 수 있습니다.

솔레노이드의 강도를 두 가지 주요 방법으로 조정할 수 있다는 것은 매우 쉽습니다. 첫째, 솔레노이드를 통과하는 전류를 증가시킬 수 있습니다. 전류가 임의로 증가 할 수있는 것처럼 보이지만 전원 공급이나 회로 저항에 제한이있어 전류가 과도하게 유입되면 손상을 입을 수 있습니다.

따라서 솔레노이드의 자기 강도를 높이는 더 안전한 방법은 전류 루프 수를 늘리는 것입니다. 자기장은 비례 적으로 분명히 증가합니다. 이 경우 유일한 제한은 사용 가능한 와이어의 양이거나 전류 루프 수로 인해 솔레노이드가 너무 긴 경우 공간 제한 일 수 있습니다.

솔레노이드 외에 많은 종류의 전자석이 있지만 모두 동일한 일반적인 특성을 가지고 있습니다. 그 강도는 전류 흐름에 비례합니다.

전자석은 어디에나 있으며 많은 용도로 사용됩니다. 전자석, 특히 솔레노이드의 일반적이고 매우 간단한 예는 스피커입니다. 스피커를 통과하는 다양한 전류는 솔레노이드 자기장의 강도를 증가 및 감소시킵니다.

이런 일이 발생하면 다른 자석, 특히 영구 자석이 솔레노이드의 한쪽 끝과 진동 표면에 배치됩니다. 솔레노이드 장의 변화로 인해 두 개의 자기장이 끌어 당기고 튕겨 나 가면서 진동하는 표면이 당겨지고 밀려 소리가납니다.

고품질 스피커는 고품질 솔레노이드, 영구 자석 및 진동 표면을 사용하여 고품질 사운드 출력을 생성합니다.

세계에서 가장 큰 자석은 지구 자체입니다! 앞서 언급했듯이 지구에는 지구의 핵심에서 생성 된 전류로 인해 자기장이 있습니다. 그것은 많은 소형 휴대용 자석이나 입자 가속기에서 사용되었던 것에 비해 매우 강한 자기장은 아니지만, 지구 자체는 우리가 알고있는 가장 큰 자석 중 하나입니다!

또 다른 흥미로운 자성 물질은 자철광입니다. 마그네타이트는 매우 흔할뿐만 아니라 철 함량이 가장 높은 광물 인 철광석입니다. 그것은 항상 지구의 자기장과 정렬되는 자기장을 갖는 독특한 특성 때문에 때때로 lodestone이라고 불립니다. 따라서 기원전 300 년에 자기 나침반으로 사용되었습니다.