磁石は磁石です. 磁石で遊んだことはありますか? 磁石を使って鉄の釘やクリップなどの鉄の物体を拾うことができ、とても楽しいです。
なぜ磁石は鉄を引き寄せるのか? それは物質の構造から始まります。
物質は主に分子で構成され、分子は原子で構成され、原子は原子核と電子で構成されています。電子は原子の中で絶えず回転し、原子核の周りを回転し、電子の両方の動きが磁気を生み出します。ただし、ほとんどの物質では、電子はさまざまな方向に移動し、混沌としているため、物質内の磁気効果が互いに打ち消し合います。したがって、ほとんどの物質は通常の環境では磁性を帯びていません。
でもマグネットは違います。磁石は一般的に鉄、コバルト、ニッケル、フェライトなどの強磁性体でできており、磁石の磁性は主に電子のスピンによるものです。強磁性では、電子スピンは小さな範囲で自発的に配置できます。つまり、この小さな範囲の各原子の電子は同じスピン方向を維持し、小さな自発磁化領域を形成します。このような自発磁化領域は磁区と呼ばれます。磁区のサイズはさまざまで、大まかに言えば、各磁区は約 1 ～ 9 立方センチメートルの体積を占め、約 1015 個の原子を含んでいます。磁区内のすべての原子は同じ磁気方向を持っているため、重ね合わせの結果、磁性は互いに強め合います。磁区は「小さな磁石」に相当し、強磁性体はそのような「小さな磁石」が多数集まって構成されます。小さな磁石」。
磁化前、強磁性体内部の各磁区の磁気方向は小さく同じであり、互いに独立しており、任意の方向を向いています。しかし、磁場を強くすると、それらが磁場の方向にそろい、強磁性体が磁化されて磁石になるといいます。しかし、銅、アルミニウム、鉛などの非強磁性体の電子は、強い磁場にもかかわらず、「命令」を拒否し、「きちんと整列」する反抗的な子供の集まりのようなものです。クラッターは動いているので、これらの物質は磁化できず、したがって磁性を持ちません。
磁石が鉄を引き付けることができる理由は、磁石が鉄ブロックに近づくと、磁石の磁場が鉄ブロックを磁化し、磁石と鉄ブロックが異なる極性の吸引力を持ち、鉄がブロックは磁石にしっかり「くっつく」。しかし、銅、アルミ、鉛などの金属は、磁石の磁場では磁化できず、磁気を発生させることができないため、磁石は何もできません。
私たちが普段目にする永久磁石には、人工磁石と天然磁石があります。人工磁石とは、強磁性体に人為的に磁場を加えて磁化させたもので、外部磁場を取り除いても強磁性体中の電子が「整然と並んだ」状態を保ち、外界に対して強い磁性を示しますが、天然のロードストーンは自然界に強い磁性を示します。地球の磁場によって永久に磁化された鉄鉱石。
