우리는 때때로 자석을 가지고 놀았습니다. 아래는 신비한 자석의 비밀스러운 내부 작동의 기본을 설명하려는 시도입니다.
자석은 자기장을 생성하는 재료 또는 물체입니다. 이 자기장은 자석의 성질, 즉 다른 강자성 물질을 끌어 당기고 다른 자석을 끌어 당기는 힘입니다. 영구 자석은 자화되어 자체 영구 자기장을 생성하는 재료로 만들어진 물체입니다. 자석에 강하게 끌리는 자화 될 수있는 물질을 강자성이라고합니다. 강자성 재료는 일반적으로 자성으로 간주 될 정도로 강하게 자석에 끌리는 유일한 재료이지만 다른 모든 재료는 자기장에 약하게 반응합니다.
자석에 대한 몇 가지 사실은 다음과 같습니다.
- 자석의 북극은 북극권 위의 캐나다에 위치한 지자기 북극 (남극)을 가리 킵니다.
- 북극은 북극을 격퇴
- 남극은 남극을 격퇴
- 북극은 남극을 끌다
- 남극은 북극을 끌어
- 인력 또는 반발력은 제곱 거리에 반비례합니다
- 자석의 강도는 자석의 위치에 따라 다릅니다.
- 자석은 극에서 가장 강하다
- 자석은 강철, 철, 니켈, 코발트, 가돌리늄을 강하게 끌어들입니다.
- 자석은 액체 산소 및 기타 물질을 약간 끌어 당깁니다.
- 자석은 물, 탄소 및 붕소를 약간 격퇴
자석의 작동 원리는 실제로 원자 수준으로 분해됩니다. 와이어에 전류가 흐르면 와이어 주위에 자기장이 생성됩니다. 전류는 단순히 움직이는 전자의 무리이며, 움직이는 전자는 자기장을 만듭니다. 이것이 전자석이 작동하는 방식입니다.
원자의 핵 주위에는 전자가 있습니다. 과학자들은 원형 궤도를 가지고 있다고 생각했지만 일이 훨씬 더 복잡하다는 것을 발견했습니다. 실제로, 이러한 궤도 중 하나 내의 전자 패턴은 슈뢰딩거의 파동 방정식을 고려합니다. 전자는 원자핵을 둘러싸고있는 특정 껍질을 차지합니다. 이 쉘에는 문자 이름 K, L, M, N, O, P, Q가 지정되었습니다. 그들은 또한 1,2,3,4,5,6,7 (양자 역학 생각)과 같은 숫자 이름을 부여 받았습니다. 쉘 내에는 s, p, d, f와 같은 문자 이름을 가진 서브 쉘 또는 궤도가 존재할 수 있습니다. 이 궤도의 일부는 구체처럼 보이고, 일부는 모래 시계처럼 보이고, 다른 것들은 구슬처럼 보입니다. K 쉘에는 1s 궤도라는 s 궤도가 있습니다. L 쉘에는 2s 및 2p 궤도라고하는 s 및 p 궤도가 있습니다. M 쉘에는 3s, 3p 및 3d 궤도라고 불리는 s, p 및 d 궤도가 들어 있습니다. N, O, P 및 Q 쉘에는 각각 4s, 4p, 4d, 4f, 5s, 5p, 5d, 5f, 6s, 6p, 6d, 6f, 7s, 7p, s, p, d 및 f 궤도가 들어 있습니다. 7d 및 7f 궤도. 이 궤도에는 다양한 하위 궤도가 있습니다. 각각은 특정 수의 전자만을 포함 할 수 있습니다. 최대 2 개의 전자가 하나의 스핀을 갖고 다른 하나는 스핀을 갖는 아비탈을 차지할 수 있습니다. 동일한 하위 궤도 (파울리 배제 교장)에 스핀 업 된 전자가 두 개있을 수 없습니다. 또한 서브 궤도에 전자 쌍이 있으면 결합 된 자기장이 서로 상쇄됩니다. 당신이 혼동한다면, 당신은 혼자가 아닙니다. 많은 사람들이 여기서 길을 잃고 더 연구하는 대신 자석에 대해 궁금해합니다.
강자성 금속을 살펴보면 주기율표에서 옆에있는 요소와 왜 다른지 알기가 어렵습니다. 강자성 요소는 외부 궤도에서 짝을 이루지 않은 전자 때문에 큰 자기 모멘트를 갖는 것으로 일반적으로 받아 들여진다. 전자의 스핀은 또한 미세한 자기장을 생성하는 것으로 생각됩니다. 이 필드는 복합 효과가 있으므로 이러한 필드를 함께 사용하면 더 큰 필드가됩니다.
‘자석은 어떻게 작동 하는가?’를 정리하기 위해 강자성 물질의 원자는 자신을 공전하는 전자에 의해 만들어진 자기장을 갖는 경향이 있습니다. 작은 원자 그룹은 같은 방향으로 자신을 향하는 경향이 있습니다. 이러한 각 그룹을 자기 도메인이라고합니다. 각 도메인에는 자체 북극과 남극이 있습니다. 철 조각이 자화되지 않은 경우, 도메인은 동일한 방향을 가리 키지 않지만 임의의 방향을 가리키며 서로 상쇄되어 철이 북극 또는 남극을 갖거나 자석이되는 것을 방지합니다. 전류 (자기장)를 도입하면 도메인이 외부 자기장과 정렬되기 시작합니다. 더 많은 전류가 적용되면 정렬 된 도메인의 수가 많아집니다. 외부 자기장이 강해짐에 따라 점점 더 많은 영역이 그 영역에 맞춰질 것입니다. 철의 모든 영역이 자기장이 아무리 강해지더라도 외부 자기장 (포화)과 정렬되는 지점이 있습니다. 외부 자기장이 제거 된 후, 연 자성 물질은 무작위로 배향 된 도메인으로 되돌아 간다. 그러나 단단한 자성 재료는 대부분의 영역을 정렬하여 강력한 영구 자석을 만듭니다. 그래서 거기 있습니다.
Space Magazine의 자석에 대한 많은 기사를 작성했습니다. 다음은 막대 자석에 관한 기사와 슈퍼 자석에 관한 기사입니다.
자석에 대한 자세한 정보를 원하시면 자석을 사용한 멋진 실험을 확인하십시오. 여기에는 Wise Geek의 슈퍼 자석 관련 기사 링크가 있습니다.
우리는 또한 자기에 관한 모든 천문학 캐스트 에피소드를 기록했습니다. 여기 42 화
출처 :
현명한 괴짜
위키 백과 : 자석
위키 백과 : Ferromagnetism
