특정 재료는 원자가 에너지 쉘에 짝을 이루지 않은 전자를 함유하기 때문에 자기입니다. 이 짝을 이루지 않은 전자는 자기장을 생성하는 역할을합니다. 강자성 물질은 자화에 가장 취약한 다음 상자성 물질이 뒤 따릅니다. 디아마그네틱 물질은 자화하기가 가장 적합하지 않습니다. 알루미늄은 정상적인 상황에서 자기가 아니지만 매우 낮은 온도에서 약한 자성을 나타낼 수 있습니다.
자연에서 발견되는 모든 웅장한 경이로움 중에서 자석은 진정으로 가장 섬세한 것 중 하나입니다. 전기와 함께 근본적인 현상 인 자기 우주의 모든 현상을 설명하는 4 가지 기본 힘 중 하나를 형성합니다.
자석에 대해 생각할 때 보통 가장 먼저 떠오르는 것은 나침반입니다. 자기장이있을 때 떨리는 바늘은 매혹적인 Albert 아인슈타인이며, 아버지는 청소년이었을 때 그를 선물했습니다. 이 단일 이벤트는 신비하거나 모호한 자연의 방법에 대한 그의 소개로 여겨집니다.
이 단일 사건은 그의 호기심을 자극하고 무한 원자의 우연히 숨어있는 우연한 자국의 기본 메커니즘을 공개하기 위해 평생 동안 자신의 생애를 바치도록 강요 할 수 있습니다.
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(사진 크레딧 :Sergign / Shutterstock)
이 아이디어와 공명하는 또 다른 간단한 물체는 철입니다. 이 금속은 자석과 쉽게 연결할 수있는 것입니다. 비둘기 구멍을 통해 철의 거동을 관찰한다면, 자기 특성은 고도력이 높은 성격에서 파생 된 세렌디 한 선물이라고 결론을 내릴 수 있습니다.
그러나 알루미늄은 전도와 관련하여 그리 멀지 않습니다. 따라서 왜 알루미늄이 철처럼 자석을 향해 떨어지지 않습니까? 이것은 알루미늄이 자기가 아니라는 것을 의미합니까? 그 문제에 대해, 철 자성을 만드는 것은 무엇입니까?
첫째, 우리는 왜 특정 요소가 자석으로 바람을 피우기 쉬운 지 이해해야하지만 다른 요소는 그렇지 않습니다. 이를 위해 우리는 더 깊이 파고…
는 알루미늄 자성입니까?
정상적인 상황에서 알루미늄은 비자 성입니다. 알루미늄의 자기 부족은 결정 구조에 기인 할 수 있습니다. 알루미늄, 마그네슘 및 리튬은 상자성 물질의 주목할만한 예입니다.
현장의 강도에 관해서는 알루미늄 시트가 냉장고 자석에 끌리지 않을 수 있지만, 고품질 자석이 두꺼운 알루미늄 파이프로 던져 질 때 자성의 색조를 관찰 할 수 있습니다.
.Wafting Magnet은 우회 알루미늄의 쌍극자를 유발하고 생성 된 자기장을 격퇴합니다. 결과적으로, 자석은 가을에 느려집니다!
pauli 배제 원리 :쌍극 및 자기
Maxwell의 방정식은 전기장이 자기장에 형태를 제공하고 그 반대도 마찬가지라고 말합니다. 그러나 그것이 다양한 라는 점에 주목하는 것이 필수적입니다. 다른 사람을 일으키는 전기 또는 자기장 - 가속 도체의 존재하에 전하 또는 움직이는 자석.
전자는 여전히 에너지 껍질에 남아 있지 않지만 회전하는 것으로 관찰됩니다. 축에. 이 회전,이 움직임은 공식적으로 전자의 스핀으로 알려져 있습니다. , 자기장을 생성하는 것입니다. 또한 자기장 라인은 연못에 떨어진 돌의 파문처럼 동심원이 아닙니다.
전기장의 필드 라인과 달리 그들의 방향성은 똑바로 나가서 소스에서 더 나아가지 않습니다. 그들은 머리에서 시작하여 발로 끝내어 다소 콩 모양의 모양을 형성합니다. 이 유형의 기하학은 두 가지 폴스의 인상을줍니다 직장에서; 따라서, 자석은 쌍극자이다. 반면에, 전기장에서 방출되는 전하는 독점으로 알려져 있습니다.
따라서, 자기장을 일으킨 회전 전자는 자기 쌍극자의 제정으로 인식 될 수있다. 자기를 지배하는 또 다른 원칙은 Pauli의 배제 원칙입니다 . 원칙에 따르면, 뚜렷한 에너지 수준은 반대 방향으로 회전하는 경우 두 개의 전자만을 수용 할 수 있습니다.
이 두 가지 중요한 요소는 요소의 자기 효능을 결정합니다. 재료는 자화에 대한 감수성에 따라 세 가지 유형으로 분류 될 수 있습니다.
diamagnetism
반대 방향으로 회전하는 두 개의 전자가 서로의 자기 능력을 무효화하고 제로 네트 자기장을 생성 할 때 디아마그네시즘이 발생합니다. 이 재료는 쌍을 이루는 전자로 가득 찬 에너지 수준을 가지고 있습니다.
diamagnetic 재료는 외부 자기장을 격퇴합니다. 자기장에서 익사하는 디아마그성 물질을 관찰하려면 바위 주위에 물이 흐르는 것처럼 보일 것입니다. 외부 자기장에서, 그 쌍둥이는이 적용된 필드의 반대 방향으로 정렬되고 효과를 무효화합니다. 이 재료는 영구 자석에 부착하는 데 관심이 없습니다.
Diamagnetism은 철을 포함한 모든 재료가 공유하는 자산입니다. 이것은 디아마그네틱 효과로 알려져 있습니다. 그러나 예를 들어 철과 같은 자기 재료의 경우 기여는 무시할만한 정도입니다. 주목할만한 diamagnetic 재료는 Bismuth, Mercury, Water and Gold입니다.
ferromagnetism
강자성 물질은 원자가 에너지 쉘에 짝을 이루지 않은 전자를 함유하는 요소입니다. 자기장을 무효화 할 다른 전자가 없기 때문에,이 단일 전자의 존재는 1 조의 원자에 존재하는 것이 재료의 전체 자기장 강도에 크게 기여합니다.
이에도, 강자성 물질의 구성은 쌍극자가 동포와 정확히 평행하게 또는 적용된 자기장의 방향으로 직접 정렬되도록하는 것입니다. 쌍극자는 10^12 또는 10^15의 순서이며, 자성 도메인으로 공동으로 알려진 별개의 영역으로 압축된다. 각 쌍극자에 의해 기여한 자기 성분은 매우 강렬한 자기장을 생성하기 위해 추가합니다.
강자성 물질은 포기하고 물리적 자석에 끌리는 데 가장 취약합니다. 실제로, 일시적인 기간 동안, 외부 필드를 제거하더라도 재료는 계속해서 자석처럼 행동합니다. 가장 두드러진 예는 철, 코발트 및 니켈입니다.
상자성 및 쿠리 온도
마지막으로, 상자성 물질은 강자성 물질과 매우 유사한 조성물을 보유한 물질입니다. 그것들은 부분적으로 채워진 에너지 궤도에 짝을 이루지 않은 전자를 함유하지만, 주요 차이점은 모든 쌍극자가 적용된 자기장의 방향으로 정렬되지 않는다는 것입니다.
.잘못 정렬 된 쌍극자는 정렬 된 것들에 의해 생성 된 자기장을 방해합니다. 이 특이성은 상자성 물질이 외부 자기장을 선호하지만 어느 정도 만 선호합니다. 간단히 말해서, 그들은 매우 약한 자석처럼 행동합니다. 이 재료는 영구 자석에 약하게 끌리는 경향이 있으며 외부 필드가 제거 될 때 즉시 디아마그네시즘으로 되돌아갑니다.
쌍극자의 정렬에 관한 불일치는 새로 만난 자기 에너지에 대한 무작위 열 에너지의 승리에 의해 야기된다. 우리는 낮은 온도에서 상자성 물질이 강한 자석을 모방하는 경향이 있기 때문에 이것을 알고 있습니다.
온도와 상자성 물질의 자기 특성 사이의 이러한 관계는 Curie의 법칙에 의해 결정됩니다. Curie의 온도로 알려진 매우 높은 온도에서, 재료의 자기 능력의 모든 얼룩은 소멸됩니다. 이 행동은 강자성 물질에서도 관찰됩니다.