磁石とその背後にある磁気の力

磁石について

それはどこからともなくやってくるようで、誰でも簡単に観察することができます。磁石.子供の頃、2つの磁石で遊んで、何度も何度も磁石をくっつけて、不思議な目に見えない引き寄せの力に魅了されたことを今でも覚えていますか？

過去には、磁石とその背後にある力、つまり磁性神秘的なもの、神秘的なものとして見られることが多いです。道理で、この不思議な力を見ることも聞くことも感じることもできないのだから。しかし、それはそこにあります、磁力-私たちの地球上の様々な場所で常に、そして多くの場所で。

そこで、思い込みや中途半端な事実に終止符を打ち、磁石がどのように機能するのか、そして磁石で何ができるのかをじっくりと見ていきましょう。

磁石の仕組みは？

基本的には 磁石の力は本当に目新しいものではありません。すでに何千年も前に、磁気は非常に特定の目的のために意識的に後に、最初に無意識のうちに、使用されていました。徐々に、磁石や磁気一般についても科学的に説明できるようになるまで、数え切れないほどの実験が行われました。磁石との最初の接触

磁性

磁性への最初のアプローチでは、我々は普通の棒磁石を取る。この古典的な磁石は、両端にいわゆるポールがあります。私たちの地球と同様に、ここでも南極と北極について話しています。基本的なルールは、極のようなものはお互いに反発し、極のようなものはお互いに引き寄せ合うというものです。だから我々は2つの磁石を取って、それらを一緒に持ってくる場合は、北と北だけでなく、南と南極は、お互いに反発するでしょうが、北と南極 - どの側に関係なく - 磁気的にお互いを引き付けるでしょう。

すべては磁場で決まる

磁石の力とその背後にある磁気は、一点で作用するのではなく、場の中で作用するので、磁場と呼ばれています。また、磁力に加えて、関連する磁場を検出したり、可視化したりすることも可能である。例えば、箱の中に大量のコンパスを入れて、その上に棒磁石を置いておくことで、このようなことができます。これで、各コンパスの針が（想像上の）磁力線に沿ってどのように整列しているかを観察することができます。

磁極

北極と南極といえば、私たち人間は太古の昔から磁気を持って生まれてきました。また、地球には北極と南極があり、地球全体が磁場に囲まれています。信じてないのか？この説の決定的な証拠は、市販のコンパスです。それは金属製の小さくて非常に簡単に動く針を含み、それは地球の前述の磁場とそれ自身を合わせ、従って常に北を指しています。

磁界線

そのため、磁力線は目に見えるものではなく、磁場を理解するための助けとなるだけです。原理的には、これらの線は無限に存在し、それぞれが閉じた円を形成しています。全ての磁力線を一緒に取ると、総磁力線になります。

磁石は何でできているの？

私たち人間は、いわゆる強磁性体に最も精通しています。これは、物質特異的な特性を持つ物質群の磁気特性を指します。また、材料に永久的な磁気機能を与える原子の特別なコレクションであるヴァイスドメインについても話しています。このように、原子が一定の配列で並んでいるため、磁気機能を発揮します。

強磁性を持つ物質で最もよく知られているのは鉄です。そのため、私たち人間がこの材料から作られた磁性体に親しみを持っているのも不思議ではありません。しかし、純鉄は磁化には比較的不向きです。そのため、永久磁石の製造には、通常、炭素と合金化した鉄材が使用されます。スチールとも呼ばれています。

何のために磁石が必要なのか？

学校などでの応用デモンストレーション目的は、日常生活や産業、研究などで磁石が使用できるカラフルな品種のほんの一部です。具体的には、磁石は数え切れないほどの機械やエレメント、乗り物、工具などに使われていますが、そのほとんどは私たちが気づかないうちに使われているということです。

例えば、磁石は自動車、あらゆる腕時計、スピーカー、電話、冷蔵庫などに使われています。拡声器の例：磁石を使わなければ、拡声器は機能しません。磁場を利用して音を発生させたり、発信したりしています。

磁石にはどんな種類があるの？

基本的には、磁石の種類を区別しています。例えば、電流を流して初めて磁界を発生させることができる導体があります。一方、いわゆる永久磁石があります。これらは、電流が流れているかどうかに関わらず、常に磁気効果を発揮します。永久磁石のサブタイプは、弱い磁性を示す材料でもあります。彼らは磁化されることができますが、限られた時間の間だけこの状態にとどまります。そのため、いつの間にか再び磁気機能を失ってしまうのです。

産業

一般的に磁石は、現在、産業界では数え切れないほどの場所で使用されています。例えば、時計では、ムーブメントの正確な走行を確保するために、非常に小さくて比較的弱い磁石が使われていますが、ネオジムなどで作られた新しいスーパーマグネットは、工業用や商業用の幅広い用途に使用されています。電磁石は産業分野でも様々な目的で使用されています。その好例として、金属スクラップリサイクルにおける廃棄物の分別作業が挙げられる。このため、スクラップヤードやリサイクルセンターでは、クレーンに取り付けられた巨大電磁石が使用されています。このように、プラスチック、木材、金属などの混合物に電流を流した後、非常に強力な電磁石を移動させるだけで、簡単に分離することができます。これで磁力は、すべての金属部分が引き寄せられて磁石にくっつくことを確実にしてくれます。今ではどこでも取り外して保管できるようになりました。磁石にくっついた金属部品を取り除くには、電流の流れを止めるだけで磁気効果もオフになります。その後、金属部品は、単に再び落ちます。

永久磁石

また、永久磁石や電磁石は、電気工学や計測・制御技術において特に重要な役割を果たしています。今日、特にセンサー技術は、磁石を使わずにはできなくなってきています。例えば、磁気スイッチを搭載した現代の警報システムを考えてみてください。このようなデザインは、とてもシンプルなのに効果的です。磁気スイッチが遮断されると、表示回路に電流が流れなくなり、警報システムを作動させることができます。

永久磁石とも呼ばれる永久磁石については、もう少し長くお付き合いしましょう。どのようにしてそのような磁石は、それを介して電流が流れることなく、恒久的に適切な力を発揮することができますか？解決手段】永久磁石の内部構造は、原子の集まりで形成された小さな、いわゆる素磁石が多数存在する。各原子は、原子核の周りに少なくとも1個の電子を持っています。

磁石にはなぜ色があるのか？

学校や教育用のマグネットはもちろん、工具用のマグネットや工業用のマグネットにもカラーマークが付いていることが多いです。例えば、棒磁石の多くは、赤と青や緑の面を持っています。その裏にある秘密はとてもシンプルです。これにより、取り扱いが容易になり、一目でどの極を扱っているのかがわかります。例えば、永久磁石の正極は常に赤色に着色され、負極は青色で表示されます。

産業界では様々な形で使用されていますが、金属製のピンボードや冷蔵庫にメモを貼るだけでも、日常生活でも使用する機会が増えています。磁石は、一見目に見えない力を持ち、様々な方法で使用することができるため、多くの人々にとって特別な魅力を持っています。このウェブサイトでは、さまざまな磁石とその背後にある磁気についてのすべてを学ぶことができます。この魅力的な世界に私たちを追いかけてください。

斬新な素材

ネオジムやサマリウムなどの新素材を用いた磁石の高強度化・高精度化により、磁石の用途は産業界のみならず、私たちの生活の中でも多様化しています。今では、極小の超小型磁石でも極端な力を持つものが市場に出回っています。これらの部品を使って多くの実験が行われており、すでに完成品に使われているものもあります。その一例が自動車工学です。自動車の大型化や複雑化する技術などで、長年に渡って車が重くなってきているため、業界では主に軽量化を目的とした代替生産方法が求められています。磁石の使用は、ここでは十分に可能性があります。例えば、溶接された縫い目や多数のネジを有する重い締結要素は、同等またはそれ以上の強度を提供する小型で軽量な磁石で置き換えることができる。

生産

しかし、ここ数年、数十年で磁石の製造が進歩し、従来の鉄製磁石が、より優れた材料特性を持つ本物のハイテク素材に置き換わってきているところが多くなってきています。これらは、例えば、バリウムやストロンチウムヘキサフェライトからなる焼結体に、さらに酸化鉄を添加して磁化したものである。

しかし、これらの材料は、これまでになく新しく、より強力な磁石の開発における頂点を示すものではありません。現在の状態は、希土類金属に属するネオジムやサマリウムなどの材料で作られた、いわゆる超磁石で、地殻の様々な場所に存在しています。