電子の円運動を考えると、磁性の発生を説明することができます。原子の内部では、電子は原子核の周りを円形の軌道で移動します。これは、電流を運ぶ円形のコイルに似ています。軌道磁気モーメントは、電子の軌道運動によって作成されます。スピン磁気モーメントは、電子が自身の軸を中心にスピンするときに生成されます。軌道とスピンの磁気モーメントのベクトル和は、原子の磁気モーメントを与えます。磁性化合物は、その磁気特性に基づいて、反磁性、強磁性、および常磁性の 3 つのクラスに分類されます。
反磁性の定義
反磁性材料が外部磁場にさらされると、適用された磁場と反対の方向に弱く磁化されます。反磁性は、特定の物質が示す磁性の種類を表します。銅、金、アンチモン、ビスマス、銀、鉛、シリコン、水銀、およびその他の反磁性材料がその例です。軌道磁気モーメントは、電子の軌道運動によって作成されます。さらに、電子は自身の軸を中心にスピンする傾向があり、スピン磁気モーメントが発生します。原子の電子は、時計回りまたは反時計回りにスピンできます。電子は、原子核の周りを時計回りまたは反時計回りに回転することもできます。
原子の磁気モーメントと軌道磁気モーメントは、原子の磁気モーメントのベクトル和がゼロになるように反磁性体に配置されています。
特徴
- 反磁性体の各原子の磁気モーメントはゼロと計算されます。
- 弱い磁場で反発できる
- 反磁性物質が不均一な磁場に置かれると、磁場の強い側から弱い側に移動します。
- これらの材料が外部磁場にさらされると、磁場と反対の方向に弱く磁化されます。反磁性材料では、磁化率は負であることが示されています。
強磁性物質
強磁性物質は、印加された磁場と同じ方向の外部磁場で強く磁化される物質です。磁場が取り除かれた後でも、これらの物質は磁気モーメントを保持します。強磁性体は、外部磁場の弱い領域から強い領域に引き寄せられます。鉄、コバルト、ニッケルは強磁性体の例です。磁気モーメントは、強磁性体のスピンにおいて重要な役割を果たします。これらの化合物は、ドメインと呼ばれる多数の小さな単位で構成されています。強磁性体が外部磁場にさらされると、これらのドメインでトルクが発生します。この結果、ドメインは回転し、方向に対して平行のままになります。
特徴
- 強磁性化合物は、多数の小さなドメインで構成されています。
- 外部磁場が取り除かれると、これらの物質は磁性を保持します。
- キュリー点以上に加熱すると、特定の物質が常磁性になります。
- 強磁性化合物は、外部磁場によって強く引き付けられます。
- 磁場が不均一な場合、これらの強磁性体は磁場の弱い部分から強い部分に移動する傾向があります。
- 強磁性ロッドが均一な磁場に置かれると、その長さが磁場の方向と平行になるように静止します。
常磁性体
外部から印加された磁場と同じ方向の外部磁場に置かれると、常磁性物質は弱く磁化されます。これらの材料は、強磁性体や反磁性体とは異なります。彼らは弱い磁場から強い磁場に移動する傾向があります。カルシウム、リチウム、タングステン、アルミニウム、プラチナ、およびその他の常磁性材料がその例です。常磁性体の各原子には、原子のスピンの仕方によって配向される永久磁気双極子モーメントがあります。ただし、熱運動がある場合、磁気モーメントの方向は任意の向きになる可能性があります。その結果、この物質の正味の磁気モーメントはゼロになります。
特徴
- この物質のすべての原子は、結果として磁気モーメントを持つ磁気双極子であると考えられています。
- これらの化学物質は、弱い引力によって外部磁場に引き寄せられます。
- 不均一なフィールドに置かれると、フィールドの弱いエリアから強いエリアに移動します。
- 外部磁場が取り除かれると、これらの化合物は磁性を失います。
さまざまな種類の磁石
磁石には次の 3 種類があります。
- 永久磁石は、磁化された後も磁気特性を保持する磁石です。
- 一時磁石は、磁場が取り除かれるとすべての磁気特性を失う磁石です。
- 電磁石は、電気が流れると磁石のように振る舞う物質です。
地球の磁場:その原因は?
電流は、地球のコアでの液体鉄の動きによって生成され、磁場が発生します。地球の磁場は、地球の核の奥深くで作られています。これらのフィールドを移動する荷電金属が電流を生成するため、サイクルが継続します。ジオダイナミクスは、このタイプの自立ループです。磁場の複合的な影響により、惑星に移動する巨大な磁場が作成されます。地球上の磁場はこれによって引き起こされます。
磁気の性質
- 磁極は常に 2 つのグループで見つかります。
- 極のような磁石は互いに反発しますが、極とは異なり、常に互いに引き合います。
- 2 つの磁石の間の磁力が強ければ強いほど、それらの間のスペースは小さくなります。
- 磁石を空中にぶら下げたままにしておくと、常に南北方向になります。
- 磁石の北極は、地理的な北を指す極です。磁石の南極は、地理的な南の方向を指す極です。
- 磁石は常に強磁性体に引き付けられます。
結論
反磁性材料が印加磁場と反対方向の外部磁場にさらされると、それらは弱く磁化されます。反磁性は、特定の物質が示す磁性の種類を表します。強磁性物質は、外部から印加された磁場の方向と同じ方向の外部磁場で強く磁化される物質です。常磁性物質は、外部から印加された磁場と同じ方向の外部磁場に置かれると、弱く磁化される物質です。
