磁気と電磁気

天然磁石と人工磁石

冶金産業のために採掘される鉄鉱石の中には、磁性鉄鉱石と呼ばれる鉱石があります。この鉱石には鉄の物体を引き寄せる性質があります。

このような鉄鉱石は天然磁石と呼ばれ、それが示す引力の性質が磁性です。

今日、磁気現象はさまざまな電気設備で非常に広く使用されています。しかし、現在では天然磁石ではなく、いわゆる人工磁石が使用されています。

人工磁石は特殊な鋼でできています。このような鋼片は特別な方法で磁化され、その後磁性を獲得します。 永久磁石.

永久磁石の形状は、その目的に応じて非常に多様です。

永久磁石では、その極のみに重力がかかります。磁石の北向きの端は北極磁石、南向きの端は南極磁石と呼ばれることに同意します。すべての永久磁石には、N 極と S 極の 2 つの極があります。磁石のN極はCまたはNの文字で示され、S極はYuまたはSの文字で示されます。

磁石は鉄、鋼、鋳鉄、ニッケル、コバルトをそれ自体に引き付けます。これらの物体はすべて磁性体と呼ばれます。磁石に引き寄せられない他の物体はすべて非磁性体と呼ばれます。

磁石の構造です。磁化

磁性体を含むすべての物体は、最も小さな粒子、つまり分子で構成されています。非磁性体の分子とは異なり、磁性体の分子は磁気特性を持ち、分子磁石を表します。磁性体の内部では、これらの分子磁石が異なる方向に軸を持って配置されており、その結果、磁性体自体は磁性を示さないことになります。しかし、これらの磁石がその軸を中心に回転させられ、N 極が一方向に回転し、S 極が別の方向に回転すると、物体は磁性を獲得し、つまり磁石になります。

磁性体が磁石の特性を獲得するプロセスは磁化と呼ばれます。永久磁石の製造では、磁化は電流の助けを借りて実行されます。しかし、通常の永久磁石を使用して、別の方法で身体を磁化することができます。

直線磁石を中性線に沿って切断すると、2 つの独立した磁石が得られ、磁石の端の極性は保存され、切断の結果得られた端には反対の極が現れます。

得られた磁石はそれぞれ 2 つの磁石に分割することもでき、この分割をいくら続けても、必ず独立した 2 極の磁石が得られます。磁極が1つある棒を入手することは不可能です。この例は、磁性体が多数の分子磁石から構成されているという立場を裏付けています。

磁性体は分子磁石の移動度がそれぞれ異なります。すぐに磁化される物体と、同じくらいすぐに消磁される物体があります。逆に、磁化は遅いものの、磁性を長期間保持する物体もあります。

したがって、鉄は外部磁石の作用下ですぐに磁化されますが、同様にすぐに減磁され、磁石が取り除かれると磁性が失われます。鋼は磁化された後、その磁性を長期間保持します。 、永久磁石になります。

急速に磁化および消磁する鉄の特性は、鉄の分子磁石が非常に可動性があり、外部磁力の影響で容易に回転しますが、磁化体が磁化されたときに元の乱れた位置にすぐに戻るという事実によって説明されます。削除されました。

しかし、鉄では、永久磁石を除去した後も、磁石の一部が、磁化時に占めていた位置にしばらく残ります。したがって、磁化後も鉄は非常に弱い磁気特性を保持します。これは、鉄板を磁石の極から取り外したとき、おがくずのすべてがその端から落ちたわけではなく、その一部が板に引き付けられたままであるという事実によって確認されます。

鋼が長期間磁化を維持する性質は、磁化中に鋼の分子磁石が所望の方向にほとんど回転せず、磁化体を除去した後でも長時間安定した位置を保持するという事実によって説明されます。

磁性体が磁化された後に磁気的性質を示す能力を残留磁気といいます。

残留磁気の現象は、磁性体の中に、分子磁石を磁化中に占める位置に維持するいわゆる遅延力が存在するという事実によって引き起こされます。

鉄は減速力の作用が非常に弱いため、すぐに減磁し、残留磁気もほとんどありません。

急速に磁化および消磁する鉄の特性は、電気工学で非常に広く使用されています。それぞれの核心は次のとおりであると言うだけで十分です。 電磁石電気機器に使用されるものは、残留磁気が極めて少ない特殊な鉄で作られています。

鋼は磁性の性質を保持しているため、優れた保持力を持っています。それが理由です 永久磁石 特殊な合金鋼で作られています。

永久磁石の特性は、衝撃、衝突、急激な温度変化によって悪影響を受けます。たとえば、永久磁石が赤くなるまで加熱され、その後冷却されると、その磁気特性は完全に失われます。同様に、永久磁石に衝撃を与えると、その吸引力は大幅に減少します。

これは、強い加熱や衝撃により、減速力の作用が打ち破られ、分子磁石の規則正しい配置が乱されるという事実によって説明される。したがって、永久磁石および永久磁石装置は慎重に取り扱う必要があります。

磁力線。磁石の極の相互作用

各磁石の周りには、いわゆる 磁場.

磁場は、磁力が作用する空間と呼ばれます... 永久磁石の磁場は、直線磁石の磁場とこの磁石の磁力が作用する空間の一部です。

磁場の磁力は特定の方向に作用します...磁力の作用の方向は磁力線と呼ばれることで合意されています...この用語は電気工学の研究で広く使用されていますが、覚えておく必要があります磁力線は物質ではないということ。これは、磁場の特性の理解を容易にするためにのみ導入された従来の用語です。

磁場の形状、つまり空間内の磁力線の位置は、磁石自体の形状に依存します。

磁力線には多くの特性があります: 磁力線は常に閉じており、決して交差せず、最短経路をたどる傾向があり、同じ方向を向いている場合は互いに反発します。力線は N 極から出ることが一般に受け入れられています。磁石の南極に入ります。磁石の内部では、S 極から北への方向があります。

磁極が反発するのと同様、磁極が引き合うのとは異なります。

実際には、両方の結論が正しいと納得するのは簡単です。コンパスを持って、直線磁石の極の 1 つ、たとえば北極を持ってきます。矢印が即座にその南端を磁石の北極に向けるのがわかります。磁石を素早く 180 度回転させると、磁針はすぐに 180 度回転します。つまり、磁針の北端が磁石の南極に面します。

磁気誘導。磁束

永久磁石が磁性体に及ぼす作用（吸引力）は、磁石の極と磁性体との距離が大きくなるにつれて減少します。磁石は、その極、つまり磁力線が最も密集している場所で直接最大の吸引力を発揮します。極から遠ざかるにつれて力線の密度は減少し、力線が見られることはますます少なくなり、これに伴い磁石の吸引力も弱まります。

したがって、磁場の異なる点における磁石の引力は同じではなく、力線の密度によって特徴付けられます。さまざまな点での磁場の特徴を示すために、磁場誘導と呼ばれる量が導入されます。

場の磁気誘導は、数値的には、その方向に垂直に位置する1 cm2の領域を通過する力線の数に等しくなります。

これは、場の特定の点における磁力線の密度が高くなるほど、その点での磁気誘導が大きくなるということを意味します。

任意の領域を通過する磁力線の総数は磁束と呼ばれます。

磁束は文字 F で示され、次の関係を通じて磁気誘導に関係します。

Ф = BS、

ここで、F は磁束、V は場の磁気誘導です。 S は、特定の磁束が通過する面積です。

この式は、面積 S が磁束の方向に対して垂直な場合にのみ有効です。それ以外の場合、磁束の大きさは領域 S が位置する角度にも依存し、式はより複雑な形式になります。

永久磁石の磁束は、磁石の断面を通過する力線の総数によって決まります。永久磁石の磁束が大きいほど、その磁石の吸引力は大きくなります。

永久磁石の磁束は、磁石を製造する鋼の品質、磁石自体のサイズ、磁化の程度によって異なります。

透磁率

物体自体が磁束を通す性質を透磁率といいます。磁束は非磁性体よりも空気を通りやすくなります。

さまざまな物質をその性質に従って比較できるようにする 透磁率、空気の透磁率は 1 に等しいと考えるのが通例です。

それらは反磁性単一よりも小さい透磁率を持つ物質と呼ばれます...銅、鉛、銀などが含まれます。

アルミニウム、プラチナ、錫などこれらは 1 よりわずかに大きい透磁率を持ち、常磁性物質と呼ばれます。

透磁率が 1 (1,000 単位) よりはるかに大きい物質は、強磁性と呼ばれます。これらには、ニッケル、コバルト、鋼、鉄などが含まれます。あらゆる種類の磁気および電磁装置、およびさまざまな電気機械の部品は、これらの物質およびその合金から製造されます。

通信技術で実際に興味深いのは、パーマロイドと呼ばれる特殊な鉄ニッケル合金です。