자석 - 개념, 유형, 특성 및 작동

2024-11-21특리15

자석이 무엇인지, 그 특성은 무엇인지, 어떻게 작동하는지 설명합니다. 또한, 그 분류, 자기장 및 응용에 관한 것입니다.

자석 - 개념, 유형, 특성 및 작동

자석은 자연적이거나 인공적인 강자성 특성을 지닌 물질입니다.

자석이란 무엇입니까?

자석은 자기장을 생성 하고 자신을 향해 끌어당기거나 다른 자석이나 철, 코발트 또는 기타 강자성 금속 으로 만들어진 다른 몸체 쪽으로 끌릴 수 있는 모든 재료로 만들어진 몸체로 알려져 있습니다. 연속적인 자기장을 생성하는 자연적 또는 인공적인 강자성 특성을 지닌 물질입니다.

자석은 인간이 자성을  발견한  최초의 징후 중 일부입니다  .  이는 고전 고대부터 알려졌으나 대부분의 알려진 원소와 화합물이  특정 수준의 자성을 나타낸다 는 사실이 알려졌던  19세기에야 이해되었습니다 .

참조: 정전기

자석의 특성

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양극(음극과 양극)을 연결하는 선을 자기축이라고 합니다.

자석은 음(남)과 양(북)의 두 극을 기준으로 주변에 자기장을 생성하는 몸체입니다  . 이러한 극은 반대되는 것(양성-음성)을 끌어당기지 만 동등한 것(양성-양성 또는 음-음성)을 밀어냅니다. 두 극을 연결하는 선을 자기축이라고 합니다.

자석의 자기 특성은 반대 자기력이 가해지거나, 온도가 높아지거나 (요소에 따라 다름), 충격이 강하거나 매우 큰 충격을 받지 않는 한 그대로 유지됩니다. 반면에 이러한 특성은 접촉(자화)에 의해 민감한 물질에 일시적으로 전달될 수 있습니다 .

자석은 어떻게 작동하나요?

자석의 자성은  물질을 구성하는 전자  ( 음전하를 띤 아원자 입자 ) 의 특정 배열의 산물 입니다. 이들은 스핀이라고 불리는 자체 축을 중심으로 고유한 회전을 가지고 있습니다. 이동하는 전하는 자기장을 생성합니다. 따라서 회전하는 전자, 즉 이동하는 전하 도 자기장을 생성합니다. 물질  에  에너지 를 도입하면   (예를 들어 반대 유형의 강한 자기를 적용하거나 온도를 크게 높이는 열)  전자 의 섬세한 균형이 바뀌기 때문에 자기가 파괴됩니다 .

유도 자석(자화 물질)의 경우 효과는 비슷합니다. 접촉을 통해 자기장을 가하면 전자가 같은 방향으로 배열되어 일정 시간 동안 자기장을 재생합니다.

자석의 종류

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천연 자석은 자철광과 기타 광물의 혼합물로 구성됩니다.

자석에는 세 가지 유형이 있으며 그 특성에 따라 다음과 같이 분류됩니다.

  • 천연 자석. 일반적으로 자철석(산화철로 구성된 페로펠라이트 또는 모르폴라이트)과 기타 육상 광물의 혼합물 로 구성되며 자연적으로 자기 특성을 갖습니다. 주요 자철광 매장지는 스웨덴(Dalarna 지방의 Falun), 노르웨이(Arendal), 프랑스(Brittany의 Plestin-les-Gréves) 및 포르투갈(Nazaré의 Sao Bartolomé)에서 발견됩니다.

  • 영구 인공 자석. 자철광으로 문지른 후 강자성 특성을 장기간 복제하여 결국에는 잃어버리는 자성에 민감한 재료입니다.

  • 임시 인공 자석. 자철광으로 문지른 후 매우 짧은 시간 동안만 강자성 특성을 복제하는 자성에 민감한 재료입니다.

  • 전자석 . 철과 같은 강자성 물질로 만들어진 자기 코어 주위에 감겨 있는 와이어 코일입니다. 전기는 코일을 통해 순환하여 주위에 전기장 과 자기장 을 생성합니다 . 철 자기 코어는 자속을 집중시켜 더욱 강력한 자석을 만듭니다. 이 현상은 전기가 순환하는 동안에만 지속됩니다.

자석의 자기장

자기장은   자기력이 나타나고 작용하여 강자성 물체, 전류 및 자기장 내에 있는 기타 자석 과 상호 작용(끌거나 밀어내는)하는 자석 주변의 공간 영역입니다 .

일반적으로 자기장의 자기력의 벡터 방향을 나타내는 곡선 화살표인  의 선으로 표시 됩니다. 이 선의 모양과 방향은 자석의 모양에 따라 달라지며 극 영역에서 가장 큰 강도를 갖습니다.

우리 행성 지구는 자석과 유사한 자기장을 가지고 있는데 , 그 이유는 철심이 움직이는 큰 질량의 하전 입자로 작용하기 때문입니다. 이러한 이유로 나침반 바늘은 북극을 기준으로 정렬됩니다. 이 지구 자기장은 또한 "태양풍"으로 알려진 태양 전자기 방출로부터 우리를 보호합니다.

자석의 응용

자석 - 개념, 유형, 특성 및 작동

자석은 일반적으로 판매용 다양한 공예품이나 관광 기념품에 부착됩니다.

자석은 고대부터 우리 문명에서 다양한 역할을 담당해 왔으며 오늘날 전자 및 전기 분야에서 없어서는 안될 요소입니다. 가장 잘 알려진 응용 프로그램 중 일부는 다음과 같습니다.

  • 자기테이프 제조. 전자 및 컴퓨팅 산업 에서 자성은 자기장에 의해 정렬되기 쉬운 입자를 이진 코드 로 읽을 수 있는 산화철을 통해 정보 를 저장할 수 있게 해줍니다 .

  • 전기 변압기. 코일과 전자석을 사용하면 전류를 조절하여 전자기장을 빠르게 변경할 수 있습니다. 이 원리는 현대 전기 전송의 기본이며 라디오, 스피커 및 기타 장치에도 적용됩니다.

  • AC 모터. 회전하는 자석이 자기장을 통해 회전자를 움직이게 하기 때문에 이러한 모터는 일종의 전자석입니다.

  • 자기 서스펜션. 크고 강력한 자석은 열차 및 기타 차량의 자기 서스펜션뿐만 아니라 산업용 자기 크레인에도 사용됩니다.

  • 장인의 사용. 자석은 일반적으로 관광객이 집에 돌아올 때 냉장고의 금속 표면에 놓을 것이라는 전제하에 판매되는 다양한 공예품이나 관광 기념품에 부착됩니다.

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