磁場は、磁性体または移動する電荷の周りに磁気の力が働くゾーンです。
磁力は、磁場、磁石の近くのベクトル場、変化する電流または電場で観測できます。移動する電荷と一次粒子固有の磁気モーメントは、スピンとして知られる基本的な量子特性と結合して、磁場を生成します。磁場と電場はどちらも、自然の 4 つの基本的な力の 1 つである電磁力の構成要素です。
磁力線の性質
- 磁力線が重なることはありません。
- フィールド ラインの密度がフィールドの強さを決定します。
- 磁力線は常に閉じたループを形成します。
- 磁力線は常に北極から始まり、南極で終わります。
磁化率
物質の磁化率は、適用された磁場におけるその物質の磁性の尺度です。これは、適用された磁場強度 H と磁化 M (単位体積あたりの磁気モーメント) の比です。それは記号「χ」で表されます。これは次の 2 つのカテゴリに分類できます。
<オール>( χ> 0).
<オール>(χ <0).
反磁性体
反磁性材料は、反対方向に磁場を誘導するため、磁場を反発する材料として定義できます。
反磁性はすべての物質に見られ、最も弱い力の 1 つです。
反磁性材料の例のいくつかは、木材、水、および石油や一部のプラスチックなどのほとんどの有機化合物と、銅、水銀、金などの他のいくつかの金属です。
生体細胞などの有機材料も反磁性を持っていますが、弱い反磁性です。
超伝導体
超伝導体はマイスナー効果に従うため理想的な反磁性体であり、超伝導体はすべての磁場を放出します。
浮揚と磁場
反磁性材料は、安定した平衡磁場内で電力なしで浮揚する可能性があります。アーンショーの定理は、可能性として静的磁気浮上を除外しているようです。これは、強磁性体 (永続的な正のモーメントを持つ) や常磁性体 (正のモーメントを誘発する) などの正の磁化率にのみ適用されます。自由空間に存在しないフィールド最大値は、これらの種を引き付けます。磁場の最小値は反磁性体 (負のモーメントを作成する) を引き付けるため、それらは自由空間に存在できます。熱分解グラファイトの薄いスライスが磁場にさらされると、熱分解グラファイトのスライスが浮揚し始めます。
磁場の中のカエル
生細胞には弱い反磁性が存在します。したがって、カエルが磁場にさらされると、生きている細胞の反磁性により、カエルは浮揚し始めます。
同様に、カリフォルニア州パサデナにある NASA のジェット推進研究所 (JPL) は、2009 年 9 月に、超伝導磁石を使用してマウスを浮揚させることに成功したことを明らかにしました。マウスは生理学的にカエルよりも人間に近いため、これは重要な前進でした。
浮揚の理論
電子は、ほとんどの材料で実質的にほとんど抵抗のない軌道に落ち着き、電流ループを形成します。事実上完全な反磁性体である超伝導体と同様に、印加された磁場は、これらのループに変化に対抗する電流を生成するためです.多くの材料は反磁性を示しますが、適用された場にはほとんど反応しません。これは、電子が陽子の電荷によって軌道に厳しく閉じ込められ、パウリの排他原理によってさらに閉じ込められるためです。
ボーア・ヴァン・レーウェンの定理は、反磁性も常磁性も完全な古典系には存在できないと述べています。対照的に、反磁性の古典的なランジュバン理論は、量子論に関して正確な予測を行います.
結論
磁場は、磁性体または移動する電荷の周りに磁気の力が働く場所です。反磁性材料は、磁場を反発する材料として定義できます。カエルが磁場にさらされると、生細胞の反磁性により、カエルは浮揚し始めます。
