鉄が磁石に吸い付くのはなぜ?




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鉄が磁石に吸い付くのはなぜ?

磁石というものは、目に見えない不思議な力を持っています。

磁石はどうして鉄を吸い付けるのでしょうか。

磁石が吸い付けるものとそうでないものの違いは何でしょうか。

どうして磁石はいつまでも磁力を持っているのかなど磁石の原理を紹介します。

永久磁石とはどんなものか

すべての物質は原子からできています。

物質をどんどん分割していくとこれ以上分割できないものになります。

これが原子(atom:アトム)で古代ギリシャ語で「それ以上分割できないもの」を意味する言葉です。

そして原子のまわりをまわっている電子がありますが、この電子自体がスピン(回転)しています。

そして、それ自体が小さな電磁石であると考えられています。

この小さな磁石のことを、磁石の元ということで分子磁石といいます。

分子磁石

物質には小さな磁石がたくさん集まっているものと考えられます。

物質の分子磁石は通常の時は、図1のようにN極とS極の向きがバラバラになっています。

そのため、全体としては磁極が打ち消されてしまうので磁石としての磁性はありません。

永久磁石

永久磁石といわれるものの構造は図2のように、分子磁石がきれいに整列しています。

そのために片側にN極がもう一方にS極が現れます。

そして、通常の状態でも分子磁石がきれいに並んだ状態にあり、磁力を持っている状態にあること。

これが、永久磁石が磁力を持つ理由です。

磁化するとは何のこと

永久磁石に鉄くぎなどを近づけると、釘が磁石になりさらに釘を吸いつけたりします。

このように鉄などが磁石になることを磁化するといいます。

このように鉄などが磁化される現象を磁気誘導といいます。

鉄などのように磁化されるものを磁性体と呼びます。

磁性体には常磁性体と反磁性体の二通りあります。

常磁性体

常磁性体は図3のように磁石のN極を近づけたときに、磁性体にS極が現れて、反対側にN極が現れる磁性体のことです。

常磁性体の中でも、鉄、ニッケル、コバルト、マンガンなどのように特に強く磁化されるものを強磁性体と呼びます。

反磁性体

常磁性体の反対に、図4のように磁石のN極を近づけたときに、磁性体にN極が現れて、反対側にS極が現れる磁性体のことです。

この反磁性体にはアンチモン、銅、ビスマス、木、水素等があります。

釘などが磁化されるわけ

鉄などを永久磁石に近づけると磁石に吸い付くのはなぜでしょうか?

鉄は中に小さな磁石(分子磁石)をたくさん持っていますが、普段はその分子磁石の方向がバラバラになっているので磁力を持っていません。

しかし、磁性体に磁石などを近づけた時に図のような変化が鉄の中にある小さな磁石に起こります。

鉄の中の分子磁石が磁力を受けて、極性を持ち一方向になるので鉄は一時的に磁石になります。

極性が交互に現れる

図6のように磁石に釘をつけると、磁石のN極に引かれて釘の頭にS極が現れて、釘の先にN極になります。

そして、その先につけた釘も図のように極性が交互に現れることになります。

しかし、磁石を釘から離せば釘の分子磁石はバラバラになって、磁力は消えてしまいます。

磁石に吸い付かないもの

分子磁石を持っていないもの

そもそも磁石に必要な物がないので磁石には付かないのです。(紙やプラスチックなど)

分子磁石は持っているが、磁石にならないもの

分子磁石は持っているが、磁石を近づけても分子磁石がばらばらで磁石の方向に揃わないもの。

磁石の要素はあるが、磁界の中でも一方向に揃わないので磁石には付かないのです。

以上で「鉄が磁石に吸い付くのはなぜ?」の説明を終わります。




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