자석, 자기, 자기장이란 무엇입니까?

자기현상은 일종의 자연현상으로, 동서고금의 사람들이 점차 그것의 본질을 인식하게 되었다.

일찍이 3000 여 년 전에 우리나라 노동인민들은 자석이 철을 빨아들이는 현상을 발견하였다. 전국시대에는 천연 자석이 숟가락 모양으로 갈아서 매끄러운 석판 위에 놓으면 숟가락 손잡이가 자동으로 남쪽을 가리킨다는 것을 이미 알고 있었다. 이것은 세계 최초의 나침반으로, 고대인들이' 사남' 이라고 불렀다.

나침반은 중국인들이 자랑스러워하는 4 대 발명품 중 하나이다. 나침반이 있어야 이후의 대항 시대와 서구 공업문명, 미주 대륙의 발견이 있었다. 19 세기 초 덴마크 학자 오스트는 전류가 자기 바늘에 미치는 영향을 처음으로 관찰했다. 183 1 년, 영국 과학자 패러데이는 또 전자기 감지의 법칙을 발견했다. 그 이후로, 자기 현상과 자성 재료의 연구와 응용은 전기 및 전자 공학의 중요한 범주가되었습니다.

전기와 전자기, 그런데 왜 자석은 철 코발트 니켈 등의 금속을 끌어들이지만 구리 알루미늄은 끌어들이지 못하는가? 나침반이 남쪽을 가리킬 수 있는 이유는 무엇입니까? 이 사이에 무슨 연관이 있습니까?

자석이 못이나 니켈 동전에 가까울 때, 그것은 그것들을 끌어들일 것이다. 이런 흡인력은 자력이라고 하고, 자력의 범위는 자기장이라고 한다. 자석에 끌릴 수 있는 물체를' 자석' 이라고 부르는데, 그 자체도 일정한 조건 하에서 자석이 되거나 자성이 있을 수 있다.

자석이 철을 흡수하는 특성을 자성이라고 한다. 만약 우리가 천연 자석으로 고정 방향으로 강철 바늘을 여러 번 문지르면, 강철 바늘은 자화될 수 있다. 이 과정을 자화라고 합니다. 배터리 발전과 마찬가지로 자력은 자석에 의해 생성됩니다. 자력은 자석의 양끝에서 생성되기 때문에, 쇠부스러기가 막대나 말굽 모양의 영자체 주위에 흩어져 있다면, 쇠부스러기는 자동으로 자석의 양끝에 모이지만, 자석의 나머지 부분에 끌리는 것은 거의 없다. 이 현상은 자성이 가장 강한 부분이 자석의 양쪽 끝에 집중되어 있다는 것을 보여 주며, 우리는 이를 자기극이라고 부른다. 배터리에서 유출 전류의 한쪽 끝을 양극이라고 하고 유입 전류의 다른 쪽 끝을 음극이라고 합니다. 자석의 양쪽 끝, 하나는 북극이고, 하나는 남극입니다.

그들은 이 두 가지 이름을 가지고 있고 과학적이다. 실 하나로 자석을 매달다. 이때 자석의 한쪽 끝에는 항상 가이드가 있고 한쪽 끝은 북쪽을 가리키고 있다. 북쪽을 가리키는 그 끝은 당연히 북극이고, 가이드는 남극이다. 자석이 남북을 가리키는 것은 지구 자체가 큰 자석이기 때문이다. 자석의 관점에서 보면 북극 근처에는 S 극이 있고 남극 근처에는 N 극이 있습니다. 그래서 자석의 북극은 북쪽을 가리키고 남극은 남쪽을 가리키고 있다.

영어에서' North' 는 북쪽을,' South' 는 남쪽을 의미하므로 보통 n 은 북극을, s 는 남극을 나타낸다.

가는 철사로 자석을 매달아 자유롭게 회전할 수 있도록 하지만, 항상 한 극 레일 방향으로 멈추고, 다른 자기극은 북쪽을 가리킨다. 보통 우리는 남극 (또는 S 극) 과 북극 (또는 N 극) 이라고 부른다. 양수와 마이너스 전하가 동성반발, 이성이 서로 빨아들이는 성질이 있는 것처럼 남극과 북극 사이에도 상호 작용력인 자력이 존재한다.

배터리 양끝에 연결된 와이어가 없으면 전류가 흐르지 않고 자력에는 와이어가 필요하지 않으며 공간을 직접 통과할 수 있습니다. 게다가, 전기의 흐름과 마찬가지로, 그것은 순환 (N 에서 S 까지) 을 통과해야 하며, 결코 중도에서 멈추거나 끊어지지 않는다. 자성이 가는 경로는 보이지 않는다. 우리는 자력선으로 표시한다. 자력선은 추상적인 개념이다. 그 자체는 존재하지 않지만 자기장은 존재한다. 우리는 자력선의 방향으로 자기장의 방향을 나타내고, 자력선의 밀도로 자기장의 강약을 나타낸다. 자력선이 촘촘할수록 자기장이 강해진다.

자기장은 보이지 않지만 만질 수는 없지만, 확실히 객관적으로 존재하는 물질이다. 자석 위에 유기 유리나 플라스틱 판을 놓고 철분을 뿌린 다음 플라스틱 판을 가볍게 흔들면, 우리는 철분이 둥글고 규칙적으로 배열되어 있는 것을 볼 수 있다. 이것이 바로 자기선의 분포, 즉 자기장이다.

전극은 동성반발, 이성이 서로 빨아들이는 특성을 가지고 있으며, 자기극도 마찬가지다. 남극과 북극이 접촉할 때, 그들은 서로 배척한다. 하지만 자석의 남극과 북극은 접촉할 필요가 없다. 접근하기만 하면 서로 끌린다.

자력선은 지름길로 가는 것을 좋아한다. 만약 한 장의 철 (자성 재료) 이 그 길에 놓여 있다면, 그것은 큰 원을 돌지 않고, 오히려 쇠덩어리를 통과한다. 그리고 가능한 철을 자기 곁으로 끌어당기고 최대한 가까이 다가가는 것이 바로' 매력' 의 역할이다.

길을 잃을 때 방향을 판단하려면 나침반을 사용할 수 있는데, 사실 매우 가벼운 자석이다. 나침반은 북쪽을 안내하거나 가리킬 수 있기 때문에 간단히' 자침' 이라고 부른다. 지구의 북극은 S 극이고 나침반을 끌어들이는 N 극이기 때문에 나침반의 N 극은 북쪽을 가리킨다. 마찬가지로 지구의 남극은 북극이고, 북극은 나침반을 끌어들이는 남극이기 때문에 나침반의 남극은 남쪽을 가리키고 있다. 지구와 나침반의 자력선은 같지만 방향은 반대이다. 만약 네가 나침반을 지구의 남극이나 북극에 놓는다면, 너는 그것을 세워야 한다.

자기 바늘이 다른 자석 근처, 즉 자기장에 있을 때, 그 방향은 바뀌고 회전한다. 자석의 자력이 약하면 바늘의 편각은 비교적 작으며, 자석의 자력이 강하면 바늘의 편각이 비교적 커질 것이다.

전설에 의하면 바다에는 인어공주가 섬에서 노래를 부르며 과거의 선원을 미혹시키는 신기한 섬이 있다고 한다. 노랫소리를 듣는 사람은 누구나 혼란스럽고 그를 기다리는 것은 침몰선뿐이다. 하지만 바다에는 정말 이런 섬이 있다고 한다. 그 근처에 있는 어떤 배도 영문도 모른 채 빠른 속도로 운전해 해안가의 가파른 바위에 부딪힌다고 한다. (윌리엄 셰익스피어, 햄릿, 바다명언)

나중에 배 한 척이 같은 실수를 저지르려고 할 때, 선장은 단호하게 배를 버리고 선원들이 한 척의 작은 배에서 살아남을 수 있도록 명령했다. 생존자들에 따르면 당시 배의 모든 나침반이 고장나서 배가 통제를 잃고 절망적으로 섬의 절벽에 부딪혔다고 한다.

물론 이 섬에는 인어공주가 전혀 없지만, 더 치명적인 것이 있다: 자기장. 원래 이 섬은 자성 광물이 풍부해서 섬 전체가 큰 자석이 되었다. 철갑선은 일단 접근하면 반드시 빨려갈 것이고, 나침반, 즉 나침반은 강한 자기장의 간섭 하에서 당연히 효력을 상실할 것이다.

자력과 자기장

우리는 자기장의 강도가 자력선으로 표현된다고 말했다. 두 개의 자봉이 연속적으로 배치되면 단위 단면적을 통과하는 자력선의 수는 변경되지 않습니다. 평행하게 배치할 때 단위 단면적을 통과하는 자력선의 수가 증가하면 자력선이 더욱 밀집됩니다. 수량이 변하지 않으면 자기장 강도도 변하지 않는다. 수량이 증가함에 따라 자기장도 증가한다. 그러나 나란히 놓을 때, 두 개의 자봉은 반드시 조여야 한다, 그렇지 않으면 강화될 수 없다.

철제 블록이나 강철 블록이 U 자형 자석의 양극에 놓이면 자화되어 철분을 빨아들인다. 극 하단부에서 철이나 강철 블록을 꺼낼 때, 여전히 많은 쇠부스러기가 강철 블록에 빨려 들어가, 쇠덩어리의 쇠부스러기가 거의 모두 벗겨진다.

자화가 멈춘 후 강철 블록에 남아 있는 자성을 남은 자기라고 한다. 철덩어리의 남은 자기는 적고, 강철 덩어리의 남은 자기는 비교적 많다.

강도가 다른 두 개의 자석을 나란히 두면 강한 자석의 자력선이 약한 자석을 강제로 통과하므로 약한 자석의 자력선이 상쇄된다. 원래는 같은 막대로 나란히 놓여 있었다. 이렇게 하면 약한 자석의 S 극과 N 극이 서로 위치를 교환하고, 원래 S 극은 N 극이 되고, 원래 N 극은 S 극이 됩니다.

강한 자석의 작용으로 체내에서의 작은 자석의 방위가 바뀌었기 때문에 방금 말했듯이 원래의 자력선의 방향을 바꾸었다.

자석으로 못이나 종이 클립 같은 작은 물건을 끌어들이는 게임을 가르쳐 드릴까요? 아래 실험을 위해 물건을 준비해 주세요. 가게에 가서 철산소 자석 3 ~ 5 개와 10 미터 길이 0.4mm 지름의 에나멜 실을 사세요. 자석을 살 때는 표면이 매끄러운 것을 선택해야 합니다. 그것들이 서로 연결되어 있을 때, 견고하게 서로 끌어당길 수 있다. 이런 자석은 자석으로 쓸 수 있다.

작은 손톱이 자석으로 빨려 들어가자 작은 손톱도 자석으로 변했다. 물론 자석에 비해 자력이 약하다. 약하지만 자기도 있다. 만약 네가 작은 못으로 그 부근의 다른 못에 접근하면, 그것은 하나하나에 빨려 들어가 한 줄로 걸어 매우 재미있다. (존 F. 케네디, 공부명언) (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마)

철이 어떤 모양이든 자석의 "성분" 을 함유하고 있다. 이 구도가 무엇인지 우리 뒤에서 다시 토론하자, 잠시 그것들을 작은 자석으로 볼 수 있다. 보통 그것들은 무질서하게 배열되어 있어서 자성을 나타내지 않는다. 만약 철을 자기장에 넣으면, 작은 자석이 가지런히 배열되어 있어 자성을 나타낼 수 있다.

자석이 철 코발트 니켈 등 금속만 끌어들이는 이유는 무엇입니까?

사실 이 문제는 적절하지 않다. 실험에 따르면 어떤 물질도 자기장에서 어느 정도 자화될 수 있지만 자화의 정도는 다를 뿐이기 때문이다. (윌리엄 셰익스피어, 자기화, 자기화, 자기화, 자기화, 자기화, 자기화, 자기화) 물질이 자화될 때, 그것은 자석이 되어, 같은 전하를 배척하고, 이성 전하를 서로 빨아들인다. 구리 알루미늄 등 금속도 자성을 가질 수 있지만 자화는 약하고 자력은 약해서 거의 보이지 않는다.

철, 코발트, 니켈과 같이 강하게 자화될 수 있는 물질을 강자성 재료라고 한다. 강철과 코발트, 니켈 등 금속이 섞인 합금은 자화 후 오랫동안 자성을 유지할 수 있으며, 사람들은 이를 영자석이라고 부른다. 영구 자석은 DC 전류계, 미터, 스피커, 헤드폰 등 많은 전기 장비에 사용됩니다.

자화 된 강자성 물질, 그들의 자성은 외부 자기장의 실종으로 완전히 사라지지 않았고, 일부 자성잔류도 있는데, 이 물질을 잔류 자성 물질이라고 한다. 잔류 자기는 연 자성 재료와 경질 자기 재료로 나눌 수 있습니다. 연자성 재료는 자석이 약해서 쉽게 탈자된다. 하드 자기 소재는 자석이 강하여 탈자가 쉽지 않아 영구 자석을 만들기에 적합하다. 자기 기기, 스피커, 마이크, 수자기 모터 및 기타 전기 장비에 사용됩니다.

또 다른 자성 물질은 철산소라고 하는데, 산화물선과 2 가 금속 (예: Ni, Co, Mn, Mg 등) 의 산화물로 구성되어 있다. ). 그것은 전기적으로 반도체와 비슷하고 자기적으로는 강자성 재료와 비슷하다. 철산소체는 이미 전자 기술에서 없어서는 안 될 자성 재료가 되었다. 철산소체는 전자 컴퓨터에서 저장 구성요소로 사용되고, 전자 회로에서는 인덕턴스 코일의 핵심으로 사용됩니다.

영구 자석은 얼마나 많은 조각으로 썰어도 각각 자석이며, 각각 독립된 남극과 북극을 가지고 있다. 이것은 확실히 재미있는 현상이다.

모터, 부저 및 스피커와 같은 많은 전기 장비는 자력으로 작동합니다. 결국, 두 극의 두 가지 전하가 여전히 다르다. 예를 들어 양전하와 음전하를 분리할 수는 있지만, 따로 존재하는 남극과 북극을 얻을 수는 없다. 막대 자석이 여러 세그먼트로 나뉘어도 각 세그먼트에는 항상 두 개의 반대 극, 남극과 북극이 있습니다.