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磁石って(その2)
もうちょっと素朴な疑問としては、「磁石はどうして鉄にくっ付くのか?」ということだ。


 磁石に吸引される物質を「強磁性体」と言い、逆に反発する物質を「反磁性体」という。
鉄は強磁性体の代表的な物質であることはみんな知っている。磁石と鉄が近付くことによって、鉄の原子が一方向に整列し、鉄は磁化され自ら磁石になり吸着する。つまり磁石同士の吸着と同じ事だ。
もうちょっと素朴な疑問としては、「磁石はどうして鉄にくっ付くのか?」ということだ。


 磁石に吸引される物質を「強磁性体」と言い、逆に反発する物質を「反磁性体」という。
鉄は強磁性体の代表的な物質であることはみんな知っている。磁石と鉄が近付くことによって、鉄の原子が一方向に整列し、鉄は磁化され自ら磁石になり吸着する。つまり磁石同士の吸着と同じ事だ。
 鉄の他にもニッケル・コバルト等が強磁性体の仲間だ。

(※ その中でも、「希土類磁石はどうして強力なのか?」 これは、希土類元素の持つ強力な磁気異方性の性質を活かしているからだ。磁石を作る上で、一番大事なのは「保磁力をいかにして大きくするか」ということ。希土類磁石は、磁石を構成する希土類と3d遷移元素の化合物が大きな一軸結晶磁気異方性という性質を有するので、磁力も強力になる!
 一軸結晶磁気異方性: 原子の磁気モーメントが、結晶の中の特定の方向に強く束縛される結果、それ以外の向きに結晶が磁化しにくくなる性質の事。磁気モーメントの向きが一方向に固定され、それを反転させようとすれば非常に大きな磁界が必要となる。つまり保磁力が大きいという事だ。)


 しかし、地球上のほとんどの物質は、この様な性質を持っていないのだ。例えば、水や木・プラスチック等々がその代表的な例であり、これらは「反磁性体」と呼ばれるものなのだ。  反磁性体は、磁石があると、逆に磁石から遠ざかろうとする 性質を持っていることは言うまでもないが、では、普通に磁石に近づけると水が反発するのか? 普通の永久磁石程度の磁場では水が反発することは無理だ。しかしながら、超伝導電磁石で作るような強い磁場 (数テスラ程度)を用いると観測することが可能だ。
 でも、実際にやってみたい! という人は、「ネオジム磁石」を使えば、それに近い現象を確かめる事ができる!
 大きな水槽(まぁ、一般家庭だと「風呂」が良いだろう。)に発砲スチロールを浮かべ、その上に水を一杯に含ませた脱脂綿を置く。準備はこれだけでOK!
その膨張した脱脂綿へネオジム磁石をゆっくりと近づける! そうすると、あらまぁ、不思議、発砲スチロールは遠ざかって行くのだ〜。
 余力のある人は一度トライしてみてはどうだろうか?


※水自身は反磁性体なので、磁場によって「磁化される」ことは無い!
 従って、磁石中を通した水の事を良く「磁化水」というが、磁化される訳では無いだろう。ゆえに、水に磁場を通過させることを「磁気処理」と正確に呼ぶべきではなかろうか・・・。


☆磁気浮上
 磁石というと、物を引き付けるイメージがあるが、実際のところ、我々の体をはじめ身の回りの多くの物質は磁石に対して「反発」すると言うことは上記で述べた。では、それを応用できないものか? そのために磁場の分布をうまく作って(ポテンシャルの極小点を作れば)、反磁性体を磁場によって安定に浮上させることが可能だろう!

 超伝導体などは完全な反磁性なので、永久磁石程度でも浮上させることが可能なのだ!(マイスナー効果)

 一方、水やプラスチック、木片なども反磁性だから、強磁場では反発されて浮上させられるだろう・・・。
 実際に、1991年にグルノーブルの27Tハイブリッド磁石で初めて浮上実験が行われたらしい・・・。
 その後、オランダのナイメンゲン大学で蛙を浮かせることに成功したらしい・・・。
| サイエンス | 20:21 | comments(0) | trackbacks(0) | pookmark |
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