자석이란 무엇입니까?

자석이 무엇인지, 그 특성은 무엇인지, 어떻게 작동하는지 설명합니다. 또한, 그 분류, 자기장 및 응용에 관한 것입니다.

자석은 자연적이거나 인공적인 강자성 특성을 지닌 물질입니다.

자석이란 무엇입니까?

자석은 자기장을 생성하고 자기 자신을 향해 끌거나 다른 자석이나 철, 코발트 또는 기타 강자성 금속 으로 만들어진 다른 몸체를 향해 끌릴 수 있는 모든 재료로 만들어진 몸체로 알려져 있습니다 . 연속적인 자기장을 생성하는 자연적 또는 인공적인 강자성 특성을 지닌 물질입니다.

자석은 인간이 자성을  발견한  최초의 징후 중 일부입니다  .  이는 고전 고대부터 알려졌으나 대부분의 알려진 원소와  화합물이  특정 수준의 자성을 나타내는 것으로 알려졌던 19세기에야 이해되었습니다.

참조: 정전기

자석의 특성

양극(음극과 양극)을 연결하는 선을 자기축이라고 합니다.

자석은 음(남)과 양(북)의 두 극을 기준으로 주변에 자기장을 생성하는 몸체입니다  . 이러한 극은 반대되는 것(양성-음성)을 끌어당기지 만 동등한 것(양성-양성 또는 음-음성)을 밀어냅니다. 두 극을 연결하는 선을 자기축이라고 합니다.

자석의 자기 특성은 반대 자기력이 가해지거나, 온도가 높아지 거나(요소에 따라 다름), 충격이 가해지거나 강하거나 매우 큰 충격을 받지 않는 한 그대로 유지됩니다. 반면에 이러한 특성은 접촉(자화)에 의해 민감한 물질에 일시적으로 전달될 수 있습니다 .

자석은 어떻게 작동하나요?

자석의 자성은 물질을 구성하는 전자  ( 음전하를 띤 아원자 입자 ) 의 특정 배열의 산물 입니다  . 이들은 스핀이라고 불리는 자체 축을 중심으로 고유한 회전을 가지고 있습니다. 이동하는 전하는 자기장을 생성합니다. 따라서 회전하는 전자, 즉 이동하는 전하 도 자기장을 생성합니다. 물질  에  에너지를 도입하면   (예를 들어 반대 유형의 강한 자기를 적용하거나 온도를 크게 높이는 열)  전자 의 섬세한 균형이 바뀌기 때문에 자기가 파괴됩니다 .

유도 자석(자화 물질)의 경우 효과는 비슷합니다. 즉, 접촉을 통해 자기장을 가하면 전자가 같은 방향으로 배열되어 일정 시간 동안 자기장을 재생합니다.

자석의 종류

천연 자석은 자철광과 기타 광물의 혼합물로 구성됩니다.

자석에는 세 가지 유형이 있으며 그 특성에 따라 다음과 같이 분류됩니다.

  • 천연 자석. 일반적으로 자철석(산화철로 구성된 페로펠라이트 또는 모르폴라이트)과 기타 육상 광물의 혼합물 로 구성되며 자연적으로 자기 특성을 갖습니다. 주요 자철석 매장지는 스웨덴(Dalarna 지방의 Falun), 노르웨이(Arendal), 프랑스(Brittany의 Plestin-les-Gréves) 및 포르투갈(Nazaré의 Sao Bartolomé)에서 발견됩니다.
  • 영구 인공 자석. 자철석으로 문지른 후 강자성 특성을 장기간 복제하여 결국에는 잃게 되는 자성에 민감한 재료입니다.
  • 임시 인공 자석. 자철석으로 문지른 후 매우 짧은 시간 동안만 강자성 특성을 복제하는 자성에 민감한 재료입니다.
  • 전자석 . 철과 같은 강자성 물질로 만들어진 자기 코어 주위에 감겨 있는 와이어 코일입니다. 전기는 코일을 통해 순환하여 주위에 전기장 과 자기장 을 생성합니다 . 철 자기 코어는 자속을 집중시켜 더욱 강력한 자석을 만듭니다. 이 현상은 전기가 순환하는 동안에만 지속됩니다.

자석의 자기장

자기장은   자기력이 나타나고 작용하여 강자성 물체, 전류 및 자기장 내에 있는 기타 자석과 상호 작용(끌거나 밀어내는)하는 자석 주변의 공간 영역입니다 .

일반적 으로 자기장의 자기력의 벡터 방향을 나타내는 곡선 화살표인 힘  의 선으로 표시 됩니다. 이 선의 모양과 방향은 자석의 모양에 따라 달라지며 극 영역에서 가장 큰 강도를 갖습니다.

우리 행성 지구는 자석과 유사한 자기장을 가지고 있는데 , 그 이유는 철심이 움직이는 큰 질량의 하전 입자로 작용하기 때문입니다. 이러한 이유로 나침반 바늘은 북극을 기준으로 정렬됩니다. 이 지구 자기장은 또한 “태양풍”으로 알려진 태양 전자기 방출로부터 우리를 보호합니다.

자석의 응용

자석은 일반적으로 판매용 다양한 공예품이나 관광 기념품에 부착됩니다.

자석은 고대부터 우리 문명에서 다양한 역할을 담당해 왔으며 오늘날 전자 및 전기 분야에서 없어서는 안될 요소입니다 . 가장 잘 알려진 응용 프로그램 중 일부는 다음과 같습니다.

  • 자기테이프 제조. 전자 및 컴퓨팅 산업에서 자성은 자기장에 의해 정렬되기 쉬운 입자를 이진 코드로 읽을 수 있는 산화철을 통해 정보 를 저장할 수 있게 해줍니다 .
  • 전기 변압기. 코일과 전자석을 사용하면 전류를 조절하여 전자기장을 빠르게 변경할 수 있습니다. 이 원리는 현대 전기 전송의 기본이며 라디오, 스피커 및 기타 장치에도 적용됩니다.
  • AC 모터. 회전하는 자석이 자기장을 통해 회전자를 움직이게 하기 때문에 이러한 모터는 일종의 전자석입니다.
  • 자기 서스펜션. 크고 강력한 자석은 열차 및 기타 차량의 자기 서스펜션은 물론 산업용 자기 크레인에도 사용됩니다.
  • 장인의 사용. 자석은 일반적으로 관광객이 집에 돌아올 때 냉장고의 금속 표면에 놓을 것이라는 전제하에 판매되는 다양한 공예품이나 관광 기념품에 부착됩니다.