磁石のエネルギー

質問

磁石は鉄を引き寄せる力がありますよね？
何回繰り返しても磁力は弱まらないのでしょうか。
引き寄せる力を持っているということはエネルギーを持っているということだと思いますが、無限にエネルギーを持っているとは思えないのですが。。。。
どこからエネルギーを補充しているのでしょうか？

回答No.6

noname#11476

>でも引き離す力がいるため、結局は相殺だ
そう言うことです。正確には「引き離すにはエネルギーがいるため」ですね。

回答No.5

yurarinco

たとえがかなり悪いかもしれませんが、
磁力を重力に置き換えてみて考えると、
月が地球の重力に引き寄せられて地上に落ちて
しまったとき、地球の重力は弱まってしまうのか？
というのと同じように考えるのがいいのかなぁと
思います。

回答No.4

noname#11476

では平たく考えてみましょうか。

いま、磁石の力によって釘が引っ張られて磁石にくっついたとします。
このときなにが起きているかというと、

１）初め釘は磁石に対してポテンシャルエネルギーを持っています。
（ポテンシャルエネルギーは「位置」エネルギーです。）
２）磁石にくっついたわけですから、それだけ位置エネルギーを失いました。
３）このエネルギーは釘の運動エネルギーになります。
４）磁石にぶつかった時に、熱エネルギーに変わりました。

さて、このときの釘にひもを付けて発電器にでもつないでおけば、電気を起こすことは可能です。
では、どんどん新しい釘を用意して同じようにくっつけていくとどんどん電気は起こせそうです。
でも、磁石にくっつけられる釘の数には限界がありますよね。つまり初めにくっつけた釘を付けたままでは力はどんどん弱くなっていくわけです。
だからこの方法では限界があります。

もう一度釘を取り除ばよいのですが、そのためにはどこか他からエネルギーを持ってきて釘を引き離さなければなりません。
この引き離すのに必要なエネルギーは初めに持っていたポテンシャルエネルギーに等しいので、差し引き０になります（途中で変換ロスがない場合。現実にはロスがあるので元の位置まで戻すには初めのポテンシャルエネルギー以上必要なります）。
（モータで引き離すことを考えると、位置エネルギー→運動エネルギー→電気エネルギー→運動エネルギー→位置エネルギーというながれになります）

ポテンシャルエネルギーという考え方は、磁石にエネルギーがあるのではなく、磁石と釘の位置関係によるエネルギーで、それ故ポテンシャル（位置）エネルギーと呼ばれます。
水力発電などは自然のエネルギーが一度川に流れた水を蒸発させてまた雨という形で提供してくれるので（要するに太陽エネルギーを使っているだけですが）、永久に動かすことが出来ます。

お礼

ありがとうございます。

例えば、鉄をクレーンで持ち上げる作業をしています。クレーンはガソリンで動いてます。クレーンを超強力磁石で置き換えました。この場合クレーンの持ち上げるためのエネルギー（ガソリン）は節約可能ですね。でも引き離す力がいるため、結局は相殺だ、というように聞こえますが、それでいいのでしょうか。

回答No.3

Mell-Lily

エネルギーと力とは、別のものです。エネルギーと力の関係を数式で表現すれば、
　エネルギー＝力×距離
となります。磁石がエネルギーをもつのは、磁気的な相互作用するニつ以上の物体が存在する場合に限ります。このポテンシャルエネルギーを、電気エネルギーに変換することはできます。しかし、磁石の力はあまり強くないので、大したエネルギーは得られません。また、一度くっ付いた磁石を引き離すのに、またエネルギーを必要とします。つまり、磁石の力を利用して、連続してエネルギーを取り出すことは不可能ということです。

回答No.2

noname#11476

まず力はエネルギーではありません。
力によって何かが実際に動いたときにエネルギーになります。

磁石のような力によって生ずるエネルギーはポテンシャルエネルギーという考え方で説明されます。
これは一番身近なところでは重力で考えればよいです。

石を手に持ち、地面に落下させます。これは重力という力によって地面の方に引きつけられているからですね。
すると石は運動エネルギーを持ちます。これは石がそもそも重力に対してポテンシャルエネルギーというエネルギーを持っていて、それが落下と共にポテンシャルエネルギーが運動エネルギーに変わったと考えます。
最後に地面に到着した場合には、石は停止しますが、このときには衝突によって運動エネルギーが今度は熱エネルギーに変わったわけです。

磁石も同じで、磁石に引きつけられる物質はそもそも磁石に対してポテンシャルエネルギーを持っているから、そのまま磁石の力によって引きつけられると、ポテンシャルエネルギーを失って代わりに運動エネルギーを得ます。

磁石から物質を引き離すには、引き離す距離に応じて今度は外部から物質にエネルギーを与えてあげないと、くっついたままということです。
石の例で言えば、地面にある石を持ち上げる行為は、人間が石に対して仕事をしてエネルギーを石に与えたことになります。

お礼

丁寧なご回答ありがとうございます。

でもわかりません。ごめんなさい。
磁石は物体を運動させるエネルギーを持っているということでは無いのでしょうか。磁石だろうが、磁石にひきつけられる物質であろうが、ポテンシャルエネルギーをもっているということは、そのエネルギーを電気エネルギーに変換できて、発電できるのでは？？？？
とは本気で考えているわけではないですが。

さっぱりわからん。

回答No.1

oanus

永久磁石ははじめから磁石ではなく、強い磁力を当てて磁石にするのではなかったかと思います。磁石は時がたつにつれて少しずつ弱くなっていると思います。
エネルギーということではなく、強い磁力によって分子構造を整列させるのではなかったかと記憶しております。

少し頼りなかったけれど、参考になりましたか。