初心者向けの物質の磁気特性

すべての物質が作れるわけではありませんが、 永久磁石、外部磁場に置かれたすべての物質は何らかの形で磁化されます。物質の中には磁化がより強いものもあれば、特別な装置がなければ見ることができないほど弱いものもあります。

「物質が磁化される」とは、外部磁場の影響により物質自体が磁場の発生源となることを意味します。つまり、ある空間にこの物質が存在する場合の磁気誘導ベクトル B のパラメータは、その物質が存在しない場合の真空中の磁気誘導ベクトル B0 には対応しません。

この現象に関連して、次のような概念が考えられます。 物質の透磁率... 物質のこのパラメータは、同じ強度の印加磁場 H において、特定の物質における磁気誘導ベクトル B の大きさが真空中よりも何倍大きいかを示します。

外部磁場に対する反応の性質によって物質の磁気特性が決まり、それはこれらの物質の内部構造がどのように配置されているかに依存します。したがって、顕著な磁気特性を持つ物質を、強磁性体、常磁性体、反磁性体の 3 つのクラスに区別できます (これらの物質は磁石と呼ばれます)。

強磁性体とキュリー点

強磁性体の場合、透磁率は 1 よりもはるかに大きくなります。強磁性体には、例えば、鉄、ニッケル、コバルトが含まれます。これらから、簡単にわかるように、永久磁石が最もよく作られています。ここで、強磁性体の透磁率は外部磁場の磁気誘導に依存することに注意してください。

強磁性体の主な特徴は、残留磁気を特徴とすることです。つまり、強磁性体は一度磁化されると、外部磁場の発生源がオフになった後もそのままの状態を保ちます。

しかし、磁化した強磁性体をある温度まで加熱すると、再び磁性が消えます。この臨界温度はキュリー点またはキュリー温度と呼ばれ、物質がその強磁性特性を失う温度です。鉄のキュリー点は770℃、ニッケルの場合は365℃、コバルトのキュリー点は1000℃です。永久磁石をキュリー温度まで加熱すると、磁石ではなくなります。

常磁性体

鉄のような外部磁場に保持される、つまり磁化場の方向に磁化されてそこに引き寄せられる多くの物質は、常磁性体と呼ばれます。常磁性体の透磁率は 1 よりわずかに大きく、そのオーダーは 10-6 です。常磁性体の透磁率は温度にも依存し、温度が上昇すると低下します。

外部磁場が存在しない場合、常磁性体には残留磁化がありません。つまり、常磁性体自体には磁場がありません。永久磁石は常磁性体から作られるわけではありません。常磁性体には、たとえば、アルミニウム、タングステン、エボナイト、白金、窒素が含まれます。

反磁性

しかし、磁石の中には、外部から磁場を加えると磁化する物質もあります。それらは反磁性と呼ばれます。反磁性体の透磁率は 1 よりわずかに小さく、そのオーダーは 10-6 です。

反磁性体の透磁率は、実際には、それに加えられる磁場の誘導や温度には依存せず、反磁性体が磁化磁場から離れると、完全に消磁され、それ自身の磁場を持たなくなります。

反磁性体には、例えば、銅、ビスマス、石英、ガラス、岩塩が含まれます。理想反磁性体は次のように呼ばれます。 超電導体外部磁場がまったく侵入しないためです。これは、超電導体の透磁率はゼロとみなせることを意味します。

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