- ベストアンサー
永久磁石
- みんなの回答 （5）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
- ベストアンサー
説明が不十分(不正確)でした。 普通モデルとしては電子同士のスピンを考えるのですが、 厳密には、電子のスピンとそれ自身の軌道との間に相互作用があって、 これが磁場を作ります。 最外殻の電子だけを考えて良い場合、 どの電子も同じ軌道にあるので、 計算としては各原子の最外殻の電子のスピンだけを考えれば良くなります。 このときは原子1つが小さな磁石となって、 スピンの向き(これはちょっと表現がいまいち)がその磁石の向きと考えて差し支えありません。 当然ですが、「隣の原子から見ると傾いている」とかいうこともあります。 その前提で、#2さんの説明と私の#3に続きます。
その他の回答 (4)
- shkwta
- ベストアンサー率52% (966/1825)
No.2の補足への回答です。 電子の状態としてはスピンは本来どっちを向いていると決まっているものではありません（電子の位置が決まっていないと言うのと同じです）。ただし、測定すると「ある方向」と「その逆方向」の２種類しか現れません。 原子の中で、電子のスピンがどうなるかは「パウリの排他律」と「フントの規則」によって決まります。 パウリの排他律…同じ状態になる２個の電子はない（１つの軌道に電子は２個入れるが、その２個のスピンは逆でなければならない）。 フントの規則…同じエネルギーの複数の軌道に電子が１個ずつ入るとき、できるだけスピンが同じ方向に揃うようになる。 (参考） http://www.numse.nagoya-u.ac.jp/F1/proftakeda/nanozai/netseries/09/09ziseizairyou.htm ここの鉄原子の例でいうと、鉄原子では全部で15個の軌道に26個の電子があります。そのうち、11の軌道には電子が2個ずつあり、パウリの排他律によってスピンが逆向きなので磁性を示しません。残りの4つの軌道に電子が1個ずつあり、これらはフントの規則によって同じ方向のスピンに揃います。これが原因で磁性を示します。 ※上のサイトでスピンのことを自転といっていますが、No.3様の回答のように、正しくは自転として説明できる性質ではありません。
お礼
回答と参考URLありがとうございました。
#2さんの説明が正しいです。 この辺りは量子力学をやったことがないとわかりにくいかもしれませんが、 中学や高校でやるように、電子が原子核の周りを公転しているというイメージは正しくなくて、 電子は原子核の周りに雲の様に広がって存在しています。 そして、電子が原子核の周りを取り巻いていることと、磁力の発生は根本的に異なります。 電子のスピンをあたかも自転の様に説明してある場合もありますが、 それは正しくありません。 これは電子の内部的な状態のことです。 運動とは別物です。 磁性は電子同士のスピンの関係により決まります。
お礼
回答ありがとうございました。
- shkwta
- ベストアンサー率52% (966/1825)
永久磁石の磁化の原因は、電子のスピンによります。永久磁石の中で電子が移動しているということではありません。 スピンとは素粒子がもつ状態の一種で、１個１個の電子がそれぞれ一定の強さの永久磁石になっているということです。 原子や分子の中の電子は、スピンが互いに打ち消しあっているときと、打ち消しあっていないときがあります。打ち消しあっていないときは、原子や分子が磁性をもちます。 原子や分子が磁性をもっていても、固体の中で原子や分子が磁気的にバラバラの方向を向いていれば磁石になりません。 強磁性体では、内部が磁区という小さな区画に分かれていて、それぞれの磁区の中では磁化の方向がそろっています。しかし、磁区同士がバラバラの方向であれば、全体としては磁石になりません。ここで、強磁性体を磁場中におくと、磁区の方向がそろいます。強磁性体の中には硬磁性といって、磁場を取り除いても磁区の方向が容易にはもどらず、磁化が残るものがあります。そのような物質を選んで永久磁石を作ります。
お礼
回答と参考URLありがとうございました。 電子がスピン（自転？）しているため、磁力が発生しているわけですよね？ そこで、疑問に思ったんですけど、電子って陽子と中性子の周りを不規則？に廻ってると思うんですよ。 それなのに、なぜ一つの方向に磁力が働くのですか？ また、見当違いの質問かもしれませんがよろしくお願いします。
- Quattro99
- ベストアンサー率32% (1034/3212)
違うのでは？ 一般的な永久磁石と超伝導磁石とはまた違うものだと思います。
お礼
回答と参考URLありがとうございました。
関連するQ&A
- 永久磁石の作り方を教えてください
質問ー１ 身近な素材で、磁力の強い永久磁石の作り方を教えてください。 質問ー２ 円柱形の磁石 直径5ミリ、厚さ2ミリの永久磁石をもっています。 これが、Ｓ極・Ｎ極が半円でわかれています。この磁石の磁極を裏表に変更することはできないものでしょうか？ よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 科学
- 永久磁石の磁力は永遠に持続するのですか？
タイトルの通り、ふと疑問に思ったので質問を投稿させていただきました。 永久磁石の磁力は永遠になくならないのでしょうか。 それとも何らかの手法を用いれば磁力を失わせる事が出来るのでしょうか。 例えば鉄に磁石をこすり合わせると、その鉄は磁力を持つという実験を小学校のころにやった記憶があります。 すると、磁石にこすり合わせた鉄はもはやただの鉄には戻らず、永久的に磁力をもった鉄になってしまうのでしょうか。
- ベストアンサー
- 科学
- 磁石を利用した永久機関
太陽光や風力と、磁石の力ってのは別カテゴリの物なんですか？ だとしたら、どう違うんですか？ 永久磁石を利用した永久機関は作れないらしいですが、 風力を使えば、永久に風車は回りますよね？ 太陽光はどうなのかな？ 太陽光発電を利用してモーターを動かせば永久に動く装置は作れる？ 否、電池に比べてバッテリーの寿命が伸びるだけで、いつかは寿命が来て、そこで止まってしまう？ まあ、太陽光は置いておくとして、風車は風力により永遠に動きますよね？ たぶん、それは、エネルギーの追加入力があるので反則ということなのでしょうが・・・・、 磁石はどうなんでしょうか？ 磁石って、エネルギーの追加入力はされないのでしょうか？ ウィルキンズ司教が著書の中で紹介した装置（穴の空いた滑り台と磁石を使ったもの）は、 磁石の磁力が小さければ鉄球はかけのぼらず、磁力が大きければ穴に落ちずに磁石に吸いついてしまい、 期待どおりの永久運動は実現しないらしいのですが・・・・・・、 これって、エネルギーの追加入力はあるような気がするし、 上手くやればちょうど穴に落ちるように出来る気もしちゃうんですが・・・、 どうなんでしょうか。
- 締切済み
- 物理学
- 磁石の電子は何故エネルギーを失わないのでしょうか?
電子が動いているため、磁石からは磁力が発生するのでしょうか？ 仮にそうだとすると、この磁石に磁性体を近づけるなどすると、 電子のエネルギーは失われる気がしますが実際そんなことは無いと思います。 何故でしょうか?
- ベストアンサー
- 物理学
- 永久磁石がものを引きつける力の計算方法は？
表面磁束密度400 mTのネオジウム永久磁石があります。 この磁石がものを引きつける力を具体的に計算するにはどのような式を用いて計算したら良いのでしょうか？ 磁石がものを引きつける力は磁石表面から離れれば離れるほど弱くなるというのは直感的にというか、磁力もクーロン力と同様に扱えるというような記述をどこかで見たことからも分かるのですが、実際に400 mTの磁束密度（磁力）を持つ磁石は、ある距離離れたところでどれだけの力をもって引き寄せようとするのか具体的に計算をしたいと思っています。 実際の計算に永久磁石の磁力の他に引き寄せようとする対象物についての情報も必要なのでしょうか？ また、このようなことを考える上で、どのような本や文献で勉強できますか？ おわかりの方、是非ご教示下さい。よろしくお願いします。
- 締切済み
- 物理学
- トルマリンと永久磁石の不思議？
宜しくお願い致します。トルマリンについて、教えてｇｏｏの過去の物を調べてみましたが、私が知りたいことは書いていませんでした。 私は、腕に付けるリング状の物を購入する際、お店の人が、永久磁石だから、買い換える必要がない。と言いました。 私は、トルマリンのマイナスイオンパワーは信じますが、永久というのが納得いきません。 (1)トルマリン（リングと鉱石について）のマイナスイオンパワーは本当に永遠？ (2)永久磁石って何ですか？（マグネットは時間がたつと磁力が弱くなるのに？） (3)トルマリンに人工トルマリンはあるのですか？天然とパワーは変わらないの？ (4)トルマリンは磁石なの？ (5)トルマリンの磁気は、磁気カード、定期、携帯電話に悪影響を与えますか？ (6)磁力って、人体に悪影響はないのですか？（心臓ペースメーカは、おいといて 『使用している方、ごめんなさい』） (7)よくテレビで見る、坂を空き缶が登ったり、一点を中心に木々が寄り集まっている場所は磁場異常地帯と言いますが、それも、磁場を持った天然鉱石のせい？ たくさん聞いて大変、申し訳ございません。一つでもいいので、教えて戴けましたら嬉しいです。(3)については、市場に人工鉱石がメジャーでない場合は、お答えいただけなくても構いません。我儘言って、ごめんなさい。でも、トルマリンって夢がありますよね。って思うのは危うい考えなんでしょうか？磁力って不思議！！
- ベストアンサー
- 地理学
- 磁石とはいったい
すべての物質は負に帯電した電子と正に帯電した原子核でできていると考えられている、と習いました。 ということは磁石もその電子と原子核でできていることになります。 では、いったいミクロな立場で磁力とはいったいどのように考えられているのですか？ 磁石の中の電子が動くことで発生するのかな、と思ったのですが、それならば電場も発生するはずです。 それに自由電子が存在する金属の間でも磁石につくものとつかないものがあります。 しかし電流を流すと磁場が発生することからも、電気と磁気は分けて考えることはできません。 同じことで、重力というのも良くわかりませんが、重力と電気は密接に関係していません。（たぶん？） 要するに、電気はミクロな立場で定義されていますが、その電気と密接に関係している磁気がミクロな立場でどのように考えられているのか、が質問です。 いま高校生なのですが、大学で習えばわかることですか？ お願いしますm(- -)m
- ベストアンサー
- 物理学
- 【大発見】永久機関を考えました
僕の考えた永久機関は、軟磁性体の性質を利用します。 普通NとNを向かい合わすと反発してくっつきません。ですが、間に厚みのある軟磁性体を入れるとくっつきます。このとき、片方から出た磁力は軟磁性体の中を通りもう片方の磁石には到達しません。 では、図の説明をします。 まず、コイルに電流を流し、回転子を回転させます。このとき、外側にある永久磁石からの磁力も加わるため、入力電力を上回る出力を得ることが出来ます。 次に、コイルに流れる電流の向きを変えて、回転を続けさせます。このとき、外側にある永久磁石と極が向き合いますが磁力は間にある軟磁性体を通り、隣の永久磁石に向かうため影響を受けません。ここでは、入力電力と出力は一緒になります。また、コイルに流れる電流の向きを変えたときは最初の説明に戻り、繰り返します。 外側の永久磁石と電磁石の磁力が1対1だった場合、入力2、出力3になり出力が上回ることになります。 どうでしょうか？
- ベストアンサー
- 物理学
- 強力な電磁石の簡単な作り方
普通の磁石と同程度の磁力を持った電磁石の作り方を教えて下さい。 あるいは方法を紹介しているURLを教えて下さい。 材料はホームセンターで簡単に手に入るものに限定します。 電磁石を使ってアラゴーの円盤（電磁誘導）を実現するのが目的です。 （ネットで色々調べ、電池一個で強力な磁力を発生させているものも見かけましたが、 形状・サイズなど都合の良い材料がなかなか見つかりません。）
- ベストアンサー
- 物理学
お礼
回答ありがとうございました。