영구 자석

수세기 전에 특정 유형의 광물 암석이 금속 철에 대한 특이한 인력 특성을 가지고 있음이 발견되었습니다. 광석이라고 하는 특정 광물 , 또는 자철광 , 매우 오래된 역사 기록(유럽에서는 약 2500년 전, 극동에서는 훨씬 더 이전)에서 호기심의 대상으로 언급되어 있습니다.

나중에, 이 특이한 암석 조각이 자유롭게 회전하도록 놔두면(끈이나 물에 떠 있는 부유물에 매달린 경우) 남북 방향으로 방향을 잡는 경향이 있다는 것이 발견되어 항해를 돕는 데 사용되었습니다. .

Peter Peregrinus가 1269년에 수행한 과학 연구에 따르면 강철이 자철석의 "극" 중 하나에 문지른 후 이 특이한 특성으로 유사하게 "충전"될 수 있다고 밝혔습니다.

전하(예:호박색을 천에 문지르면 관찰되는 전하)와 달리 자성 물체는 반대 효과의 두 극을 가지고 있으며 지구를 스스로 지향한 후 "북쪽"과 "남쪽"으로 표시됩니다. Peregrinus가 발견한 바와 같이, 마석 조각을 반으로 잘라서 이 기둥 중 하나를 자체적으로 분리하는 것은 불가능했습니다. 각 결과 조각에는 고유한 쌍의 기둥이 있었습니다.

전하와 마찬가지로 북극과 남극의 두 가지 유형만 발견되었습니다(유추에 따라 양수 및 음수). 전하와 마찬가지로 같은 극은 서로 밀어내고 반대 극은 끌어당깁니다. 이 힘은 정전기에 의해 발생하는 것과 같이 공간 위로 보이지 않게 확장되었으며, 강도에 거의 영향을 미치지 않으면서 종이나 나무와 같은 물체를 통과할 수도 있습니다.

철학자이자 과학자인 르네 데카르트(Rene Descartes)는 평평한 천이나 나무 조각 아래에 자석을 놓고 그 위에 철가루를 뿌리면 이 보이지 않는 "장"을 매핑할 수 있다고 말했습니다. 파일링은 자기장과 정렬되어 모양을 "매핑"합니다. 결과는 자기장이 자석의 한 극에서 다른 극으로 어떻게 끊어지지 않고 계속되는지 보여줍니다.

모든 종류의 필드(전기, 자기, 중력)와 마찬가지로 필드의 총량 또는 효과를 플럭스라고 합니다. , 공간에서 플럭스가 형성되도록 하는 "밀기"를 힘이라고 합니다. . 마이클 패러데이(Michael Faraday)는 공간에서 자속의 끈을 나타내기 위해 "튜브"라는 용어를 만들었습니다("라인"이라는 용어는 현재 더 일반적으로 사용됨). 실제로, 자기장 플럭스의 측정은 종종 플럭스 라인의 수로 정의되지만, 그러한 필드가 일정한 값의 개별적인 개별 라인에 존재하는지 의심스럽습니다.

현대의 자기 이론은 자기장이 운동 중인 전하에 의해 생성된다고 주장하며, 따라서 자성암과 같은 소위 "영구" 자석의 자기장은 철이 회전하는 원자 내의 전자의 결과라는 이론화됩니다. 같은 방향으로 균일하게.

물질의 원자에 있는 전자가 이러한 종류의 균일한 회전을 하는지 여부는 물질의 원자 구조에 의해 결정됩니다(전기 전도도가 물질의 원자에 있는 전자 결합에 의해 결정되는 방식과 다르지 않음). 따라서 특정 유형의 물질만 자기장과 반응하며 자기장을 영구적으로 유지할 수 있는 물질은 훨씬 적습니다.

철은 쉽게 자화되는 물질 유형 중 하나입니다. 철 조각을 영구 자석 근처로 가져가면 철에 있는 원자 내의 전자가 스핀 방향을 영구 자석이 생성하는 자기장과 일치하도록 하고 철은 "자화"됩니다. 철은 영구 자석의 어느 극이 철에 제공되든 상관없이 영구 자석 쪽으로 끌어 당기는 자속선을 모양으로 통합하는 방식으로 자화됩니다.

이전에 자화되지 않은 철은 영구 자석에 가까워짐에 따라 자화됩니다. 영구 자석의 어떤 극이 철 쪽으로 뻗어 있더라도 철은 자석 쪽으로 끌리는 방식으로 자화됩니다.

강자성인 철(라틴어 ="ferrum")의 자연적인 자기 특성 참조 물질은 쉽게 자화되는 물질입니다(구성 원자는 전자 스핀의 방향을 외부 자기장 힘에 맞추기 쉽습니다). 모든 재료는 어느 정도 자성을 가지며 강자성(쉽게 자화됨)으로 간주되지 않는 재료는 상자성 중 하나로 분류됩니다. (약간 자기) 또는 반자성 (자기장을 배제하는 경향이 있음). 둘 중 반자성 물질이 가장 이상합니다. 외부 자기장이 있을 때 실제로는 반대 방향으로 약간 자화되어 외부 자기장을 밀어냅니다!

강자성 물질이 외부 자기장이 제거된 후에도 자화를 유지하는 경향이 있는 경우 우수한 보유력이 있다고 합니다. . 이것은 물론 영구 자석에 필요한 품질입니다.

검토:

<울>

광석 (자석이라고도 함 )는 자연적으로 발생하는 "영구적인" 자석 광물입니다. "영구적"이라는 것은 물질이 외부 도움 없이 자기장을 유지한다는 의미입니다. 이를 수행하는 모든 자성 재료의 특성을 보유성이라고 합니다. .

강자성 재료는 쉽게 자화됩니다.

상자성 재료는 더 어렵게 자화됩니다.

반자성 재료는 실제로 반대 방향으로 자화하여 외부 자기장을 밀어내는 경향이 있습니다.

관련 워크시트:

<울>

자기 워크시트