N極だけ、S極だけの磁石は作れない!

この記事で書いていること

磁気と電気はとても似ている所があります。

しかし、一つだけ大きな違いがあります。

電荷は プラスの電荷 や マイナスの電荷 がそれぞれ別々に存在することができます。

一方で、磁石は N極 と S極 が必ずペアになって存在します。

ここでは、分子磁石や磁石の性質について説明します。

目次

分子磁石

■ 分子磁石

磁石はたとえ、2つに切っても磁石が2つになるだけで

N極だけあるいはS極だけの磁石にはなりません。

そもそも、磁石自体が小さな磁石(分子磁石)の集まりなので、片方の極だけの磁石にならないのです。

磁石が磁力を持つ、おおもとの原因は電子の力にあります。

N極とS極が単独で存在することはできません。

永久磁石は分子磁石という物質の中にある、小さな磁石が集まったものです。

図1のように磁石を半分にしても

分子磁石の集まりを半分にすることになるので

N極とS極を持つ2つの磁石になります。

磁石の性質として磁界はN極から出て

S極に入るのでN極だけの磁石やS極だけの磁石は存在しません。

分子磁石の原理

図2のように、電子は原子核のまわりを回っていますが

私たちの地球と月の関係のように

静電力によって電子は原子核の周りを円運動しています。

そして、電子自体も自転運動(スピン)をしています。

電子がスピンしていることが、分子磁石の最小モデルになっています。

電子のスピンによる磁界

図3のように電子がスピンしているということは

電子の表面に電子のスピンの方向とは

逆方向の電流が流れていることになります。

電子がスピンしていると磁界分布(出て行った磁界がすべて戻ってくる=磁界が閉曲線になる)を生じます。

これが分子磁石の最小モデルです。

磁石をどんどん半分に切っていけば

やがてこの分子磁石の最小モデルまでいくことになります。

しかしこれ以上は切ることは出来ないので磁石は

必ずN極とS極が対になって存在します。

これは磁力の元が電流による磁気作用によっている限り

N極またはS極だけの磁石というのは存在しないことになります。

自然の中にあった磁石

磁石の原料は「鉱石」を元に作られます。

鉱石の中には「磁鉄鉱」といって天然の磁石になっているものがあります。

磁鉄鉱は磁性を持っていて

そのものが天然の磁石になっています。「マグネタイト」とも呼ばれます。

磁鉄鉱が自然の磁石になるには何かしらの電気エネルギーが必要です。

たとえば磁鉄鉱の上に落雷などがあったりすると自然磁石になることがあります。

磁石の性質

磁石には吸引力や反発力がありますが、目で見ることはできません。

そこで、磁石に働く力を表すために 磁力線 というものを使います。

>>磁力線と磁力線密度

■ 磁力線の3つの性質

  1. 磁力線はN極から出てS極に入る。
  2. 磁力線は互いに交じらわず反発する。
  3. 磁力線はゴムのように縮もうとする。

同じ極性のときは反発する

同種の磁極(N極とN極またはS極とS極)では

互いに斥力(反発力)が生じる。

極性が異なるときは吸引する

異種の磁極(N極とS極)では

互いに吸引力が生じる。

以上で「N極だけ、S極だけの磁石は作れない!」の説明を終わります。

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