수세기 전에 특정 유형의 광물 암석이 금속 철에 대한 특이한 인력을 가지고 있다는 것이 발견되었습니다. 자석석 또는 자철광 이라고 불리는 특정 광물은 매우 오래된 역사 기록(유럽에서 약 2500년 전, 극동에서는 훨씬 더 일찍)에서 호기심의 대상으로 언급되어 있습니다.
나중에는 항해 보조 수단으로 활용되었는데, 이 특이한 바위 조각을 자유롭게 회전시키면(줄에 매달거나 물속의 부표에 매달아) 북쪽에서 남쪽으로 방향을 잡는다는 것을 발견했기 때문이다.
1269년 피터 페레그리누스가 수행한 과학적 연구에 따르면 자석석 조각의 "극" 중 하나에 강철을 문지른 후에도 이 특이한 특성으로 "충전"될 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다.
전하(예: 호박을 천에 문질렀을 때 관찰되는 전하)와 달리, 자성체는 반대 효과의 두 극을 가지고 있었으며, 지구에 대한 자체 방향을 따라 "북쪽"과 "남쪽"으로 표시되었습니다. 페레그리누스가 발견했듯이, 자석석 조각을 반으로 자르면 이러한 극 중 하나를 단독으로 분리하는 것은 불가능했습니다. 결과적으로 나온 각 조각은 자체 극 쌍을 가지고 있었습니다.
전하와 마찬가지로, 발견되는 극은 두 가지 유형뿐이었습니다. 북쪽과 남쪽(비유적으로 양과 음)입니다. 전하와 마찬가지로, 같은 극은 서로를 밀어내고, 반대 극은 끌어당깁니다. 정전기에 의해 발생하는 힘과 같은 이 힘은 공간 위로 보이지 않게 확장되었고, 종이와 나무와 같은 물체를 통과할 수도 있었으며, 강도에 거의 영향을 미치지 않았습니다.
철학자이자 과학자인 르네 데카르트는 이 보이지 않는 "장"을 평평한 천이나 나무 조각 아래에 자석을 놓고 그 위에 철분을 뿌려 매핑할 수 있다고 언급했습니다. 철분은 자기장과 정렬되어 모양 을 "매핑"합니다. 결과는 자석의 한 극에서 다른 극으로 장이 끊어지지 않고 계속되는 방식을 보여줍니다.
모든 종류의 장(전기, 자기, 중력)과 마찬가지로, 장의 총량 또는 효과를 플럭스라고 하며 , 공간에서 플럭스를 형성하게 하는 "밀어내기"를 힘이라고 합니다 . 마이클 패러데이는 공간의 자속의 줄을 지칭하기 위해 "튜브"라는 용어를 만들어냈습니다(현재는 "선"이라는 용어가 더 일반적으로 사용됩니다). 사실, 자기장 플럭스의 측정은 종종 플럭스 선의 수로 정의되지만, 그러한 장이 일정한 값을 갖는 개별적이고 불연속적인 선으로 존재한다는 것은 의심스럽습니다.
현대 자기 이론은 자기장이 움직이는 전하에 의해 생성된다고 주장하며, 자석과 같은 소위 '영구' 자석의 자기장은 철 원자 내의 전자가 같은 방향으로 균일하게 회전하는 결과라는 이론이 제시됩니다.
재료 원자의 전자가 이런 종류의 균일한 회전에 종속되는지 여부는 재료의 원자 구조에 의해 결정됩니다(전기 전도도가 재료 원자의 전자 결합에 의해 결정되는 방식과 다름없음). 따라서 특정 유형의 물질만이 자기장과 반응하며, 자기장을 영구적으로 유지할 수 있는 능력은 그보다 훨씬 적습니다.
철은 쉽게 자화되는 물질 중 하나입니다. 철 조각을 영구 자석에 가까이 가져가면 철의 원자 내 전자가 스핀을 영구 자석이 생성하는 자기장 힘과 일치하도록 조정하고 철은 "자화"됩니다. 철은 자화되어 자속 선을 모양에 통합하여 영구 자석 쪽으로 끌어당기는데, 영구 자석의 어느 극이 철에 제공되든 상관없습니다.
이전에 자화되지 않은 철은 영구 자석에 더 가까이 가져가면 자화됩니다. 영구 자석의 어떤 극이 철을 향해 뻗어 있든, 철은 자석을 향해 끌리는 방식으로 자화됩니다.
철(라틴어 = “페럼”)의 자연적 자기적 특성을 참조하면, 강자성 물질은 쉽게 자화되는 물질입니다(구성 원자는 외부 자기장 힘에 맞게 전자 스핀을 쉽게 배향합니다). 모든 물질은 어느 정도 자성이 있으며, 강자성으로 간주되지 않는 물질(쉽게 자화됨)은 상자성 (약간 자성) 또는 반자성 (자기장을 제외하는 경향이 있음)으로 분류됩니다. 두 물질 중에서 반자성 물질이 가장 이상합니다. 외부 자기장이 있으면 실제로 반대 방향으로 약간 자화되어 외부 자기장을 밀어냅니다!
강자성 물질이 외부 자기장이 제거된 후에도 자화를 유지하는 경향이 있는 경우, 그것은 좋은 보유력을 가지고 있다고 합니다 . 물론, 이것은 영구 자석에 필요한 특성입니다.
검토:
- 자석철광 ( 자철광 이라고도 함 )은 자연적으로 발생하는 "영구" 자석 광물입니다. "영구"란 외부 도움 없이도 재료가 자기장을 유지한다는 것을 의미합니다. 그렇게 하는 모든 자성 재료의 특성을 보유력 이라고 합니다 .
- 강자성 물질은 쉽게 자화됩니다.
- 상자성 물질은 자화되기가 더 어렵다.
- 반자성 물질은 실제로 반대 방향으로 자화되어 외부 자기장을 밀어내는 경향이 있습니다.